Рутений – это драгоценный металл, относящийся к семейству металлов платиновой группы. Внешний вид металла напрямую зависит от способа его добычи, поэтому он может быть серебристо-белого или матово-серого цвета. Название металла произошло от Ruthenia, что в переводе с латыни означает «Россия», и это неслучайно, так как его впервые нашли на Урале. Стоит сказать, что рутений цены за 1 грамм в рублях, на который довольно низкие, по сравнению с другими драгоценными металлами, составляют на сегодняшний день всего 118 рублей.

Добывают рутений в ЮАР, РФ, Канаде и других странах. Главным поставщиком этого благородного металла на сегодняшний день является ЮАР. Его извлекают из остатков платинового производства. В виде примеси присутствует в различных металлических рудах.

Рутений довольно рассеянный химический элемент, но существует единственный минерал, который из него образуется – это лаурит. Кроме того, содержится в продуктах отработанного ядерного топлива. В тонне радиационных отходов содержится около 250 г. рутения.

За год во всем мире добывают 17-21 т. рутения. Общие запасы металла на Земле, по подсчетам ученых, составляют всего 5000 т.

Свойства

Основные достоинства металла – это высокая твердость и повышенная стойкость к различным агрессивным веществам. В таблице Менделеева элемент находится на 44 строчке. Твердость металла – 6,5 по шкале Мооса, по этому показателю он опережает платину в то же время очень хрупок.

При этом металл легкий, и его плотность менее 13 г. на см3. По тугоплавкости занимает 8-е место. Температура плавления металла – 2334С, а кипения – около 4077C. В процессе его нагревания в атмосфере элемент частично окисляется. При температуре 1 000 C рутений окисляется в двуокись RuО2, а при 1 200 C и более – в четырехокись RuO4, которая имеет высшую степень валентности 8+. Способность рутения быстро менять валентность заставляет ученых глубже его изучать.

Окись RuO4 представляет собой желтые кристаллы, которые при температуре 25 C становятся коричнево-оранжевой жидкостью, которая по запаху очень похожа на озон. При этом его контакт со многими органическими веществами приводит ко взрыву. RuO4 – ядовитое вещество, поэтому, если долго дышать его парами, то закружится голова, появится рвота и удушье. У некоторых ученых, занимавшихся RuO4, появлялась экзема.

Металл вступает в реакции при температуре выше 400С. В обычном состоянии элемент не растворяется даже в царской водке. Ему нипочем кислоты и щелочи.

Кроме того, этот элемент обладает отличной газопоглотительной способностью. Впитывает водорода в 1 500 раз больше своего объема, при этом может впитывать не только водород, но и азот, а в меньших количествах и другие неметаллы.

Сферы использования

Ювелирная промышленность

У металла яркий блеск и приятный голубовато-серый оттенок, он не окисляется, поэтому привлекает к себе внимание ювелиров. Очень хрупкий, его используют в качестве одного из легирующих элементов в драгоценных сплавах. Это позволяет повысить их твердость и износоустойчивость. Однако с ним сложно работать, так как у него высокая тугоплавкость.

Добавление этого элемента в золотой сплав придает ему черный тон. Конечно, затемняют золото и родием, однако оттенок выходит не таким насыщенным, как с легирующим рутением.

Медицина

В медицине используют красители с соединениями рутения, что позволяет выделить ткани для их детального изучения, в том числе и раковые опухоли. Это помогает хирургам видеть все пораженные клетки и участки тканей.

Этот материал является биологически активным, поэтому его соединения используют в производстве лекарств против рака, туберкулеза и различных инфекций, поражающих кожные покровы.

Электротехника

Благодаря высокой тугоплавкости этот химический элемент нашел применение в электротехнике. Из него делают контакты и различные элементы высокоточных приборов. Высокая температура плавления сделала его незаменимым материалом для термопар. Устройства необходимы для измерения высоких температур.

При нагревании 272,53 С этот материал становится сверхпроводником, что очень востребовано в электротехнике.

В электронике им покрывают радиодетали для антикоррозийной защиты. Этот слой также делает их стойкими к химическим воздействиям и защищает от механического износа.

Космос

В космической отрасли тоже востребован этот материал – из сплава платины и рутения делают топливные элементы для спутников. Этот состав способен выдержать все перегрузки на орбите Земли.

Химия

Химический элемент рутений благодаря тому, что не вступает в реакции с агрессивными веществами, очень востребован в химии. Кроме того, у него отличные каталитические способности. Рутениевые катализаторы позволяют получать глицерин и другие спирты из целлюлозы.

Главное достоинство рутениевого катализатора – это его избирательность. Помогает химикам синтезировать различные органические, а также продукты неорганического происхождения. Этот катализатор составляет конкуренцию остальными металлами платиновой группы.

Стекольная промышленность

Используют соединения рутения и в стекольной промышленности – их добавляют и в некоторые эмали. Существуют и флуоресцирующие покрытия, свечение которых вызывают соединения этого материала.

Остальные отрасли потребляют около 10% рутения.

Стоимость

Актуальная на сегодняшний день цена драгоценных металлов

Небольшое количество рутения на Земле и сложность добычи этого элемента делают его очень дорогим. Цена за один грамм металла постоянно колеблется, в среднем в пределах 100-200 рублей.

Общие сведения.

Платина относится к классу благородных металлов и обладает серо-стальным цветом. По своему положению в периодической таблице Менделеева она располагается в побочной подгруппе десятой группы. Элемент относится к шестому периоду и обладает атомным номером 78. Как и большинство других веществ, платина обозначается в специализированной литературе специальными символами Pt, которые являются сокращённым от испанского названия Platina.

История элемента.

Длительное время платина была неизвестна в Старом Свете, поскольку данный металл не имеет в этой местности богатых залежей. Первые руды с платиной стали появляться в Европе только в начале восемнадцатого века. Несколько иначе ситуация обстояла в Америке, где металл добывался с древних времён и точную дату его открытия выяснить невозможно. Сразу после обнаружения и исследования свойств платины в Европе, она стала пользоваться популярностью у фальшивомонетчиков, поскольку сильно походила на золото по физическим характеристикам. Длительное время действовал запрет на ввоз, а имеющийся металл топился в море.

Если рассматривать добычу в чистом виде, то оно произошло в 1803 году. Только в 1835 было осуществлено исследование свойств элемента. Эта заслуга принадлежит химику из Италии Джилиусу Скалигеру. В результате многочисленных опытов он не смог разложить металл на составляющие го компоненты, что подтверждало его независимость.

Нахождение в природе и добыча.

Платина считается одним из наиболее редко встречающихся в земной коре металлов. Её содержание примерно равно аналогичному показателю у золота. Как показывают геологические исследования, 90 процентов платины всего мира располагаются в месторождениях на территории России, Зимбабве, США, Китая и ЮАР. Стоит отметить тот факт, что речь идёт о доступном для разработки объёме. Большое количество металла располагается в глубинных слоях земли. Добыча осуществляется тем способом, который лучше всего подходит для конкретного месторождения. Используется вариант с получением из приисков, а также шахтным способом.

Получение чистого металла.

Чтобы получить чистую платину в промышленности используется несколько методов, использование которых зависит от концентрации. Наибольшее применение получило растворение состава с высоким процентным содержанием элемента в царской водке. Полученный осадок проходит через несколько реакций и восстанавливается. Последним этапом работы по очищению является прокаливание при температурах около тысячи градусов. В результате всех выполненных процедур получается губчатая платина, которая переплавляется в слитки.

Физические и химические свойства.

Платина имеет температуру плавления в 1769 градусов, а в газообразное состояние переходит при 3800. Плотность вещества составляет 21,5 тонны на один кубический метр. Таким образом, элемент можно отнести к самым тяжёлым из тех, что представлены в таблице Менделеева.

Химические свойства платины сильно похожи на те, которыми обладает палладий. При этом, она отличается увеличенным показателем устойчивости к воздействиям на неё внешних факторов. Реакция происходит только с нагретой до определённой температуры царской водкой. В ней металл постепенно образует другие соединения. Медленное растворение платины происходит в серной кислоте и жидкой форме бора. В целом, данный элемент можно считать одним из самых инертных.

Применение.

Как уже было сказано выше, платина обладает чрезвычайно высоким показателем устойчивости к внешним воздействиям. Это позволяет использовать её в качестве защитного покрытия в особых случаях, при особенно сильных воздействиях. Слой всего в несколько микрон позволяет добиться инертности. Такое покрытие используется для лабораторной посуды, специальных зеркал, а также других изделий.

Платина применяется для изготовления термометров сопротивления, анодных штанг, покрытия для СВЧ элементов. Элемент незаменим в медицинской сфере, поскольку обладает инертностью ко всем воздействиям. Не стоит забывать об использовании платины в ювелирной промышленности, где она считается драгоценным металлом.

ПЛАТИНА (лат. Platinum)

Общие сведения

Химический элемент таблицы Менделеева, металл.
Символ элемента : Pt.
Атомный номер : 78.
Положение в таблице : 6-й период, группа - VIIIB(10).
Относительная атомная масса : 195,083.
Степени окисления : +2, +3, +4, +6 и редко +5.
валентности : II, III, IV, V, VI.
Электроотрицательность : 2,2.
Электронная конфигурация : 5s 2 p 6 d 9 6 s 1 .
Платина состоит из четырех стабильных изотопов 194 Pt (32,9%), 195 Pt (33,8%), 196 Pt (25,2%), 198 Pt (7,2%) и двух слабо радиоактивных 190 Pt (0,013 %, период полураспадаТ 1/2 = 6,9·10 11 лет), 192 Pt (0,78 %,Т 1/2 = 10 15 лет).

Строение атома

Число электронов : 78.
Радиус атома 0,138 нм, ионный радиус иона Pt 2+ — 0,074 (координационное число 4), Pt 2+ — 0,094 (6), Pt 4+ — 0,0765 (6), Pt 5+ — 0.071 нм (6). Энергии ионизации Pt 0 — Pt + — Pt 2+ — Pt 3+ равны 9,0, 18,56, 23,6 эВ.

История открытия

Платина известна человечеству с древнейших времен. Изделия, содержащие платину, найдены при раскопках древнеегипетских гробниц и древнеиндейских поселений в Колумбии. Первое описание платины в Европе сделал А. де Ульолоа, который участвовал во французской экспедиции в 1736 с целью определения длины экватора. В его записях упоминается благородный металл platina, найденный в колумбийских золотых рудниках.
В 1741 южноамериканские образцы металла были доставлены в Европу, где сначала платину рассматривали как «белое золото». В середине 18 века была установлена элементарная природа платины. В настоящее время «белым золотом» называют сплавы золота и платины. Расплавить чистую платину удалось в 1783 А. Л. Лавуазье.

Получение

Производство платины в виде порошка началось в 1805 англичанином У. Х. Волластоном из южноамериканской руды.
В настоящее время платину получают из концентрата платиновых металлов. Концентрат растворяют в царской водке, после чего добавляют этанол и сахарный сироп для удаления избытка HNO 3 . При этом иридий и палладий восстанавливаются до Ir 3+ и Pd 2+ . Последующим добавлением хлорида аммония выделяют (NH 4) 2 PtCl 6 . Высушенный осадок прокаливают при 800-1000°C:
(NH 4) 2 PtCl 6 = N 2 + 6HCl + Pt + H 2 .
Получаемую таким образом губчатую платину подвергают дальнейшей очистке повторным растворением в царской водке, осаждением (NH 4) 2 PtCl 6 и прокаливанием остатка. Затем очищенную губчатую платину переплавляют в слитки. При восстановлении платиновых растворов химическим или электрохимическим способом получают мелкодисперсную платину — платиновую чернь.

Нахождение в природе

Платина — один из наиболее редких элементов, ее содержание в земной коре 5·10 -7 % по массе. Она встречается в природе в сульфидных, медно-никелевых и медно-молибденовых рудах, в виде самородков и самородных сплавов с иридием или палладием. Минералы платины: PtAs 2 (сперрилит), PtS (куперит), (Pt,Pd,Ni)S (брэггит).

Физические и химические свойства

Платина — тугоплавкий тяжелый (плотность при 20°C 21,45 г/см 3) серебристо-белый металл. Имеет кубическую гранецентрированную решетку,a = 0,392 нм. Температура плавления 1769°C, кипения 4170°C. Проявляет свойства парамагнетика. Металлическая платина хорошо поддается прокату и сварке. В ряду стандартных потенциалов платина расположена правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует.
По химическим свойствам платина похожа на палладий, но проявляет большую химическую устойчивость. Реагирует только с горячей царской водкой:
3Pt + 4HNO 3 +18HCl = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
Платина медленно растворяется в горячей серной кислоте и жидком броме. Она не взаимодействует с другими минеральными и органическими кислотами. При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов):
Pt + 2Cl 2 + 2NaCl = Na 2 .
При нагревании платина реагирует с серой, селеном, теллуром, углеродом и кремнием. Как и палладий, платина может растворять молекулярный водород, но объем поглощаемого водорода меньше и способность его отдавать при нагревании у платины меньше.
При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO 2 , красновато-коричневый PtO 3 , а также Pt 2 O 3 и Pt 3 O 4 .
Для платины известны гидроксиды Pt(OH) 2 и Pt(OH) 4 . Получают их при щелочном гидролизе соответствующих хлорплатинатов, например:
Na 2 PtCl 4 + 2NaOH = 4NaCl + Pt(OH) 2 (осадок) ,
Na 2 PtCl 6 + 4NaOH = 6NaCl + Pt(OH) 4 (осадок) .
Эти гидроксиды проявляют амфотерные свойства:
Pt(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ,
Pt(OH) 2 +4HCl = H 2 + 2H 2 O,
Pt(OH) 4 + 6HCl = H 2 + 4H 2 O,
Pt(OH) 4 + 2NaOH = Na 2 .
Гексафторид PtF 6 — один из сильнейших окислителей, способный окислить молекулы кислорода, ксенона или NO:
O 2 + PtF 6 = O 2 + - .
C обнаруженного Н. Бартлеттом взаимодействия между Хе и PtF 6 , приводящего к образованию XePtF 6 , началась химия инертных газов. PtF 6 получают фторированием платины при 1000 °C под давлением.
Фторирование платины при нормальным давлении и температуре 350-400 °C дает фторид Pt(IV):
Pt + 2F 2 = PtF 4
Фториды платины гигроскопичны и разлагаются водой.
Тетрахлорид платины (IV) с водой образует гидраты PtCl 4 ·nH 2 O, где n = 1, 4, 5 и 7. Растворением PtCl 4 в соляной кислоте получают платинохлористоводородные кислоты H и H 2 .
Синтезированы такие галогениды платины как PtBr 4 , PtCl 2 , PtCl 2 ·2PtCl 3 , PtBr 2 и PtI 2 .
Для платины характерно образование комплексных соединений состава 2- и 2- . Изучая комплексы платины, А. Вернер сформулировал теорию комплексных соединений и объяснил природу возникновения изомеров в комплексных соединениях.

Применение

Основное применение платина, ее сплавы и соединения находят в автомобилестроении (30-65%), в качестве катализатора для дожигания выхлопных газов автомобилей. 7-12% платины используется в нефтеперерабатывающей промышленности и органическом синтезе (в процессах гидрирования углеводородов), 7-13% — в электротехнике и электронике, 3-17% — в стекольной и керамической промышленности, 2-35% — для изготовления зубных протезов и ювелирных изделий.

Физиологическая роль

Все соединения платины — сильные окислители. И требуют осторожного обращения.

Платина, Platinum, Pt (78)

Платина (англ. Platinum, франц. Platine, нем. Platin), вероятно, была известна еще в древности. Первое описание платины как металла весьма огнестойкого, который можно расплавить лишь с помощью "испанского искусства", сделал итальянский врач Скалингер в 1557 г. По-видимому, тогда же металл получил и свое название "платина". Оно отображает пренебрежительное отношение к металлу, как мало к чему пригодному и не поддающемуся обработке. Слово "платина" произошло от испанского названия серебра - плата (Plata) и представляет собой уменьшительную форму этого слова, которое по-русски звучит, как серебрецо, серебришко (по Менделееву - серебрец). Интересно отметить, что слово платина созвучно русскому "плата" (платить, оплата и пр.) и близко ему по смыслу. В XVII в. платина называлась Platina del Pinto, так как она добывалась в золотистом песке реки Пинто в Южной Америке; существовало и другое название подобного рода - Platina del Tinto от реки Rio del Tinto в Андалузии. Более подробно платину описал в 1748 г. де Уоллоа - испанский математик, мореплаватель и торговец. Начиная со второй половины XVIII в. платиной, ее свойствами, методами переработки и использования стали интересоваться многие химики-аналитики и технологи, в том числе и ученые Петербургской академии наук. Наиболее важные работы в этой области в первой половине XIX в.- это создание методов получения ковкой платины (Соболевский, Волластон и др.), открытие ее некоторых соединений (Мусин-Пушкин и др.) и металлов платиновой группы.

Автор неизвестен

Платина (Platinum , Pt) химический элемент под номером 78 в таблице Менделеева.

Бедность платиновых руд, отсутствие крупных месторождений и отсюда очень высокая стоимость металла в значительной степени ограничивают практическое применение платины. Платина весьма редко встречается в виде самородков. Крупнейший из них весит 9,6 кг.

По внешнему виду платина не представляет собой чего-либо выдающегося или бросающегося в глаза. Это белый с серым матовом отливом, тягучий (приближается к золоту) со значительной плотностью (21,5) и высокой температурой плавления (1774°С) металл. Исключительная химическая стойкость платины при самых высоких температурах позволяет назвать ее металлом химической лаборатории. Несмотря на то, что платина была известна еще в первой половине XVIII столетия (описана Р. Ватсоном в 1750 г.), а смутные упоминания о ней относятся к XVI столетию, практическое применение в технике платина впервые нашла лишь в 1809 г. при изготовлении реторт для хранения концентрированной серной кислоты. Первые месторождения самородной платины были обнаружены в Америке, где в XVII столетии испанские завоеватели во главе с Ф. Кортесом, разорив государство ацтеков, нашли на берегах реки Платино-дел-Пино (в Колумбии) новый металл. Название металла - "платина" произошло от испанского слова "плата" - серебро и означает "серебрецо". В самородном виде платина, помимо Америки (Бразилия, Колумбия), находится в Южно-Африканском Союзе. У нас на Урале коренные месторождения платины были обнаружены в 1892 г. А. А. Иностранцевым. Россыпные месторождения были найдены раньше, в 1819 г., но знаменитый Александр Гумбольдт, посетивший в 1829 г. месторождения платины, по поводу ее использования в своем отчете не написал ни одного слова.

Некоторое время платина считалась "никчемным" металлом. В Испанию завоеватели Южной Америки завезли очень много платины, и она продавалась дешевле серебра. Однако испанские ювелиры, обнаружив, что сплавы платины с золотом имеют большой удельный вес, решили использовать ее для изготовления, с точки зрения того времени, фальшивой золотой монеты. Узнав об этом, испанское правительство издало приказ об уничтожении всех запасов платины, и большое количество металла утопили в море.

Свойства платины впервые были описаны профессором Харьковского университета Ф. Гизе. Подробное изучение платины и способов ее получения из природной "сырой платины" было проведено русским химиком, вице-президентом Горной коллегии в Петербурге, почетным членом русской и многих иностранных Академий наук Мусиным-Пушкиным.

Следует отметить, что русским ученым принадлежит ведущая роль в изучении платины и других, сопутствующих ей металлов.

Высокая химическая стойкость платины обеспечила ей широкое применение для изготовления химической посуды (тигли, чашки, наконечники щипцов, насадки на горелки, электроды для анализа) и аппаратуры для химической промышленности.

Известны платиновые зеркала, их получают путем нанесения тончайшего слоя платины на стеклянную поверхность. Платиновые зеркала устойчивы, не тускнеют, дают чистое изображение, а главное обладают замечательной особенностью - односторонней прозрачностью. Сущность явления состоит в том, что со стороны источника света зеркало непрозрачно и отражает находящиеся перед ним предметы, в то время как с теневой стороны оно прозрачно и через зеркало можно все видеть так же хорошо, как через чистое стекло. Благодаря этой особенности платиновые зеркала получили в одно время широкое распространение в США. Их вставляли вместо стекол в окна нижних этажей контор, машинописных бюро и других учреждений, а также и жилых помещений, вместо занавесей и экранов.

Есть у платины и еще одно ценное свойство: она хорошо впаивается в стекло, что важно при изготовлении стеклянных приборов.

Принцип действия таких термометров сопротивления основан на способности платины изменять (увеличивать) электрическое сопротивление в строгой зависимости от повышения температуры. Если платиновую проволочку подключить к прибору, регистрирующему изменение сопротивления, то изменение температуры будет точно фиксироваться этим прибором. Шкалу прибора градуируют в градусах.

Платина - любимый металл ювелиров. В ювелирном искусстве платина играет роль отделочного материала по золоту.

Из платины сделано рельефное изображение В. И.. Ленина, помещенное в середине знака ордена Ленина - высшего ордена СССР. Первым орденом Ленина была награждена газета "Комсомольская правда".

Рыхлая, губчатая платина поглощает большое количество газов. Этим замечательным свойством объясняется удивительный факт: газ, заключенный в платиновый сосуд, при нагревании вытекает из герметически закрытого сосуда. Подобно тому, как вода проходит через частое сито, молекулы газа водорода или кислорода проходят через платиновые перегородки.

Мы перечислили многие интересные и ценные свойства платины, не касаясь самого важного: платина- один из самых активных катализаторов для различных химических процессов. Одним из важнейших каталитических процессов является окисление аммиака для получения азотной кислоты. Тончайшая сетка (до 5000 отверстий на квадратный сантиметр), сплетенная из платиновых проволочек, подобная тонкой ткани и столь же мягкая, как легкий шелк, составляет главную и ответственнейшую часть аппарата для окисления аммиака. Смесь аммиака с воздухом с быстротой урагана продувается через эту сетку, превращаясь в окислы азота и водяные пары. При растворении окислов азота в воде образуется азотная кислота.

Пионер отечественной азотнокислотной промышленности Иван Иванович Андреев, проведя большую научно-исследовательскую работу по изучению влияния различных катализаторов на окисление аммиака, обратил внимание на платину, введя ее в практику заводского получения азотной кислоты.

Шла первая мировая война. На полях сражений рвались снаряды, бомбы и мины, а в глубоких тылах лихорадочно работали заводы по производству металла, боеприпасов, взрывчатых веществ. Для производства взрывчатых веществ требовалось все больше и больше азотной кислоты, более 2 кг кислоты на каждый килограмм взрывчатки. К концу 1916 г. месячная потребность во взрывчатых веществах для русской армии составляла 6400 т. Все участвовавшие в войне государства испытывали острую нужду в сырье для получения азотной кислоты. Оно имелось только в Южной Америке (Чили), и во всех странах шли лихорадочные поиски сырья для изготовления азотной кислоты. Одним из видов его является аммиак, содержащийся в отходах коксового производства. Чтобы превратить аммиак в азотную кислоту, его нужно окислить. Зная, что аммиак окисляется в присутствии платины, И. И. Андреев проектирует завод, который вскоре был построен в Донбассе и вступил в строй в июле 1917 г.

Различные химические соединения, в состав которых входит платина, значительного применения пока не имеют. (Некоторые используются в аналитической химии для количественного определения калия) . Однако исследования этих соединений внесли большой вклад в теорию химии. Соединения платины наиболее полно изучены русскими учеными Л. А. Чугаевым, И. И. Черняевым, О. Е. Звягинцевым.

Существующее представление о том, что платина не взаимодействует с кислородом воздуха, как показали исследования, не соответствует действительности. Так при комнатной температуре на платине образуется тончайшая пленка (около 30 ангстрем), которая улетучивается при небольшом нагревании в вакууме.