Ru מזהה את היסוד הכימי רותניום עם המספר האטומי 44. זוהי מתכת מעבר נדירה מקבוצת הפלטינה של הטבלה המחזורית. רותניום, כמו מתכות אחרות מקבוצת פלטינה, אינרטי לרוב התרכובות האחרות. באוניברסיטת קאזאן, היסוד התגלה בשנת 1844 על ידי הכימאי יליד גרמניה, קרל ארנסט קלאוס, וקרא לו רותניום ברוסית. רותניום הוא בדרך כלל מרכיב מינורי של עפרות פלטינה; כמות הייצור השנתית, שעמדה על 2009 טון ב-19, גדלה ל-2017 טון ב-35,5. רוב הרוטניום המיוצר משמש נגדי סרט עבה וחיבורי חשמל עמידים בפני שחיקה. לרותניום תפקיד קטן בסגסוגות פלטינה וכזרז בכימיה.
שכבת כיסוי עבור מסכות אולטרה סגול קיצוניות היא שימוש חדש עבור רותניום. בהרי אורל, כמו גם בצפון ודרום אמריקה, רותניום נמצא בדרך כלל בעפרות עם מתכות אחרות מקבוצת פלטינה. פנטלנדיט שנכרה בסאדברי, אונטריו, ומרבצי פירוקסניט בדרום אפריקה מכילים שניהם כמויות קטנות אך משמעותיות של חומר.
מאפיינים פיזיים של רותניום
הקליפה החיצונית ביותר של רותניום מכילה רק אלקטרון אחד (האלקטרון האחרון נמצא בתת-קליפה), בניגוד לכל שאר היסודות מקבוצת 8 שיש להם שני אלקטרונים שם. גם המתכות הסמוכות, ניוביום, מוליבדן ורודיום, מציגות אנומליה זו.
הרכב מולקולרי של רותניום
לרותניום ארבעה מבני גביש שונים, הוא אינו מתכהה בהגדרות רגילות, אלא מתחמצן ב-800 מעלות צלזיוס. כאשר רותניום מתמוסס באלקליות מותכות, רוטנטים (RuO4-2 ) מיוצר. הלוגנים במקום חומצות (כולל אקווה רג'יה) תוקפים אותו בטמפרטורות גבוהות. למעשה, כימיקלים מחמצנים הם התוקפים המהירים ביותר על רותניום. פלטינה ופלדיום יכולים להיות קשים יותר כאשר מוסיפים עקבות של רותניום. התוספת הצנועה של רותניום משפרת משמעותית את העמידות בפני קורוזיה של טיטניום. ניתן להשתמש בציפוי האלקטרוני והן בהשפלה תרמית לציפוי המתכת. ידוע כי סגסוגת רותניום-מוליבדן מוליכת-על בטמפרטורות נמוכות מ-10,6 K.
זוהי הקבוצה הראשונה משמאל הטבלה שבה מתכות המעבר מסדר שני ושלישי מציגות הבדלים ניכרים בהתנהגות כימית. רותניום היא מתכת המעבר 8D היחידה שיכולה לקבל את מצב החמצון של קבוצת +4, וגם אז היא פחות יציבה מהאוסמיום הכבד יותר. רותניום, בניגוד לאוסמיום, יכול לייצר קטיונים מימיים רק במצבי החמצון +2 ו+3 הנמוכים יותר, כמו ברזל.
מאחר שתת-המעטפת ה-4d מלאה יותר מחצי והאלקטרונים תורמים פחות לחיבור מתכתי, רותניום היא המתכת הראשונה שנוטה לרדת בטמפרטורות ההיתוך והרתיחה וכן באנטלפיית האטומיזציה במתכות המעבר ה-4d לאחר המקסימום הנראה במוליבדן.
בשל תצורת ה-[Kr]4d55s2 המלאה למחצה, לאלמנט הקודם, technetium, יש ערך נמוך באופן חריג מחוץ למגמה, אך לא מחוץ למגמה בסדרת ה-3d שכן מנגן נמצא בסדרת המעבר התלת-ממדית. רותניום הוא פרמגנטי בטמפרטורת הסביבה, בניגוד לברזל קונגנרי קל יותר, שנמצא מעל נקודת הקורי.
איזוטופים של רותניום
שבעה איזוטופים יציבים של רותניום ניתן למצוא בצורות טבעיות. 34 איזוטופים רדיואקטיביים זוהו גם כן. 373,59Ru עם זמן מחצית חיים של 106 ימים, 39,26Ru עם זמן מחצית חיים של 103 ימים, ו-2,9Ru עם זמן מחצית חיים של 97 ימים הם היציבים ביותר מבין הרדיואיזוטופים הללו.
חמישה עשר רדיואיזוטופים נוספים עם ערכים הנעים בין 89.93 u (90Ru) ל-114.928 u (115Ru) אופיינו. למעט 95Ru (זמן מחצית חיים: 1.643 שעות) ו-105Ru (זמן מחצית חיים: 4.44 שעות), לרובם יש זמן מחצית חיים של פחות מחמש דקות.
פליטת בטא היא הצורה העיקרית של ריקבון לאחר לכידת אלקטרונים, המתרחשת לפני האיזוטופ הנפוץ ביותר, 102Ru. טכניום הוא תוצר הפירוק העיקרי לפני 102Ru ורודיום הוא תוצר הפירוק העיקרי הבא.
ליבת אורניום או פלוטוניום מתפצלת כדי לייצר 106Ru. רמות גבוהות של 106Ru שהתגלו באטמוספירה נקשרו להאשמה על תאונה גרעינית שלא דווחה ברוסיה ב-2017.
זמינות של Ruthenium
רותניום הוא יסוד נדיר יחסית המרכיב רק 100 חלקים לטריליון מקרום כדור הארץ והוא היסוד ה-78 בשכיחותו. בהרי אורל, כמו גם בצפון ודרום אמריקה, יסוד זה נמצא בדרך כלל בעפרות עם מתכות אחרות מקבוצת פלטינה. גם הפנטלנדיט שנכרה מסודברי, אונטריו, קנדה וגם מרבצי הפירוקסניט בדרום אפריקה מכילים כמויות קטנות אך משמעותיות מבחינה מסחרית של המינרל. Ruthenium הוא מינרל נדיר ביותר בצורתו המקורית (Ir ממלא חלק מהחללים המבניים של Ru).
בהתחשב בעובדה שזמן מחצית החיים של הרדיואיזוטופ היציב ביותר של הרותניום הוא "רק" כשנה, וביקוע גרעיני מייצר כמות גדולה למדי של רותניום, לעתים קרובות מוצעות הצעות להחזרת רותניום מדלק מבוזבז. כור הביקוע הגרעיני הטבעי שפעל באוקלו, גבון, לפני כשני מיליארד שנה, מכיל גם הוא מרבץ רותניום יוצא דופן. למעשה, אחת מהשיטות הרבות ששימשו בעבר הגיאולוגי כדי לזהות מתי התרחשה תגובת שרשרת של ביקוע גרעיני באזור זה היה יחס האיזוטופים הרותניום שהתגלה שם.
לא כורה עוד אורניום באוקלו, ולא נעשה מאמץ משמעותי לחלץ אף אחת מהמתכות מקבוצת הפלטינה שנמצאו כאן.
מקור: ויקיפדיה
Günceleme: 10/05/2023 21:10