Металл который был известен 5000 4500 лет до н э серебро рутений

Рутений, с виду ничем не примечательный драгоценный металл, находится в тени более известных палладия, платины и родия. Однако является не менее интересным.

Ниже мы расскажем о его свойствах, направлениях использования, добыче, запасах, ценах. Кому и зачем выдавали кредит рутением, а также где и как с его помощью нашли естественный ядерный реактор.

Свойства

Рутений стал последним открытым металлом платиновой группы (МПГ). Сделал это русский химик Карл-Эрнст Карлович Клаус , профессор Казанского университета, работая с платиновыми отходами монетного двора.

Новый элемент Карл Клаус, как истинный патриот своей Родины, назвал от слова Ruthenia , что означает Россия по латыни. Таким образом, была введена новая мода — давать наименования новым элементам в честь стран и территорий.

Как и многие химики своего времени, он имел обыкновение пробовать новые элементы и соединения на вкус, в результате чего неоднократно получал серьёзные отравления и ожоги ротовой полости, в том числе соединениями открытого им элемента, самым ядовитым из которых является оксид рутения (VIII).

САМЫЕ ДОРОГИЕ МЕТАЛЛЫ В МИРЕ / ТОП 10

Металл считается одним из самых благородных. При обычных условиях не тускнеет на воздухе, не боится воды и кислот. Очень высокая температура плавления (2334°C) и хрупкость существенно ограничивают возможности его обработки.

Применение

Рутений – мощный легирующий агент, что предопределяет его главное практическое использование в разнообразных сплавах , в первую очередь со своими родичами из платиновой группы.

Добавление рутения к палладию, платине и другим элементам значительно повышает их износостойкость, что важно в электрических контактах и в пленочных резисторах. С той же целью его сплавляют с золотом и платиной в ювелирном деле. В этом качестве он является бюджетной альтернативой родию .

Сплав рутения с молибденом является сверхпроводником (при температуре минус 262,5°C).

Если добавить рутений к титану в соотношении 1:999, то устойчивость последнего к коррозии вырастет в 100 раз.

Наконечник одного из самых знаменитых и дорогих брендов (в мире перьевых авторучек) «Parker 51» на 96,2% состоял из рутения и на 3,8% — из иридия .

Монокристаллические жаропрочные суперсплавы с использованием рутения применяются в лопатках турбин реактивных двигателей.

Как и все металлы платиновой группы, является прекрасным катализатором . Однако, в отличие от родия, палладия и платины, не получил широкого распространения в автомобильной промышленности. При этом востребован в нефтепереработке, фармацевтике, производстве уксусной кислоты и аммиака.

Аноды с покрытием из оксида рутения необходимы для производства хлора. В то время как красители на его основе нужны в производстве стекол и керамики.

Наконец, криминалисты при помощи оксида рутения (VIII) выявляют скрытые отпечатки пальцев.

Порядка 50% металла идёт на производство сплавов (в первую очередь для электроники), 40% — для использования в качестве катализатора и 10% — на все остальные области.

При этом сферы использования металла постоянно расширяются .

Не так давно он стал применяться в фотолитографии для производства интегральных схем.

В настоящее время ведётся работа по созданию на его основе препаратов для лечения онкологических заболеваний .

Часть соединений рутения активно поглощают свет, и проводятся соответствующие исследования на предмет их использования в солнечной энергетике .

Изучается возможность применения нитрида рутения в литий-ионных аккумуляторах и в ионисторах (суперконденсаторах). Эту проблему мы также рассматривали .

Рутенат стронция (оксид стронция и рутения) является новым типом сверхпроводников, который, возможно, будет использоваться в квантовых компьютерах .

Таким образом, можно уверенно прогнозировать рост спроса на металл в долгосрочной перспективе (о краткосрочной — чуть ниже).

Добыча

Как и остальные МПГ, рутений чрезвычайно редок и является побочным продуктом переработки никелевых и медных руд.

По данным U.S. Geological Survey, среднее мировое производство рутения за последние несколько лет составляет чуть более 30 тонн в год.

Вся добыча распределяется по четырём странам: ЮАР (27,4 тонн), Россия (1,1 тонна), Зимбабве (1,1 тонна) и Канада (0,4 тонны).

Общемировые запасы оцениваются в 5000 тонн.

Как и другие элементы, рутений может быть выделен из отходов ядерных реакторов. Но на практике этим никто не занимается.

А вот вторичная переработка (например, плёночных резисторов) вполне имеет место быть.

Цена

По состоянию на конец января 2023 года биржевая цена на рутений составляет $463 за тройскую унцию (31,1 грамм) или немногим более 1 млн. рублей за 1 кг. Это один из самых дешёвых драгоценных металлов (дешевле только серебро ).

Надо отметить, что цена значительно просела по сравнению с тем, что было год назад ($528, минус 12,3%) или в середине марта 2022 года ($623, минус 25,7%). Мировой промышленный сектор переживает не лучшие времена, что отражается на ценах большинства МПГ в краткосрочной перспективе.

Самой популярной коммерческой формой является порошок (характерная черта для всех тугоплавких металлов).

Во второй половине XX века, в течение нескольких десятилетий, британская химико-металлургическая компания Johnson Matthey предоставляла начинающим исследователям кредит в виде 100 грамм хлорида рутения (III). Так они стимулировали творческую активность в открытии новых практических сфер применения металла.

Другие МПГ можно было получить по той же схеме, даже родий, но не более 5 грамм.

Естественный ядерный реактор

Изначально было высказано предположение об извлечении материалов для создания неучтённого ядерного оружия. Однако тщательное расследование показало, что виной всему естественный ядерный реактор (точнее группа реакторов), действовавшая 1,7 миллиарда лет назад.

Концентрация урана-235 тогда составляла более 3% (нижний предел для современного обогащённого урана), а сочетание воды и физических условий позволило сформировать уникальную природную среду для запуска и поддержания цепной реакции.

Это единственный обнаруженный объект подобного рода. Остальных либо не было, либо время уничтожило продукты их деятельности (которые мы можем распознать на современном уровне развития).

Таким образом, рутений помогает выявить не только отпечатки пальцев, но и следы древнейших природных процессов.

Возможно, Вам также будет интересно:

Источник: dzen.ru

Рутений

Рутений — элемент восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер — 44. Простое вещество рутений — переходный металл серебристого цвета. Относится к платиновым металлам.

История

Открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом в 1844 году, в том же году опубликовавшим о новом элементе большую статью «Химические исследования остатков Уральской платиновой руды и металла рутения» в «Учёных записках Казанского университета». Об открытии, методе получения и свойствах нового элемента Клаус сообщил в письме Г. И. Гессу на немецком языке, который зачитал его на заседании Петербургской Академии наук 13 сентября 1844 года, этот текст был опубликован в бюллетене Академии и в переводе на русский язык — в «Горном журнале». Клаус выделил рутений из уральской платиновой руды в чистом виде и указал на сходство между триадами рутений — родий — палладий и осмий — иридий — платина.

Происхождение названия

Первооткрыватель элемента К. К. Клаус назвал рутений в честь России (Ruthenia — латинское название Руси). Название «рутений» было предложено в 1828 году Г. В. Озанном для элемента, который он по ошибке принял за новый элемент, и Клаус, действительно открывший новый элемент в 1844 году, дал ему это название.

Получение

Рутений получают как «отходы» при аффинировании платины и платиновых металлов.

Также разработана технология получения рутения из технеция-99 с помощью нейтронного облучения молибдена.

Добыча, запасы и цена

Добыча рутения в 2009 году — 17,9 тонн, мировые запасы рутения оцениваются в 5000 тонн. Цена рутения на 27 мая 2016 года — 42 доллара за тройскую унцию (примерно 1,35 USD/г).

Физические и химические свойства

Изотопный состав

Основная статья: Изотопы рутения

Природный рутений состоит из семи стабильных изотопов:

96 Ru (5,7 % по массе), 98 Ru (2,2 %), 99 Ru (12,8 %), 100 Ru (12,7 %), 101 Ru (13 %), 102 Ru (31,3 %) и 104 Ru (18,3 %).

Физические свойства

По тугоплавкости (Тпл= 2334 °C) рутений уступает лишь нескольким элементам — рению, осмию, молибдену, иридию, вольфраму, танталу и ниобию.

Химические свойства

Рутений — весьма инертный металл.

Неорганические соединения

Рутений не растворяется в кислотах и царской водке (смеси HCl и HNO3). Вместе с тем рутений реагирует с хлором выше 400 °C (образуется RuCl3) и со смесью щёлочи и нитрата при сплавлении (образуются рутенаты, например, Na2RuO4).

Рутений способен давать соединения, соответствующие разной степени окисления:

Соединения рутения представлены также широким спектром нитрозосоединений — содержащих группировку RuNO. Данные комплексные соединения, в особенности, нитрозонитроамины (например, [RuNO(NO2)2(NH3)2OH]) и нитрозонитрокомплексы (особенно комплексный анион [RuNO(NO2)4OH] 2− ) (жёлто-оранжевый) отличаются высокой устойчивостью и кинетической инертностью.

Тетраоксид рутения (Ru +VIII O4) по свойствам несколько напоминает тетраоксид осмия.

Органическая химия рутения

Рутений образует ряд металлоорганических соединений и является активным катализатором.

Применение

• Небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана.
• В сплаве с платиной используется для изготовления чрезвычайно износостойких электрических контактов.
• Диоксид рутения и рутенаты висмута используются в толстоплёночных резисторах. Эти два применения в электронике потребляют порядка 50 % производимого рутения.
• Катализатор для многих химических реакций. Очень важное место рутения как катализатора в системах очистки воды орбитальных станций.
• Рутений красный ru en применяется как конкурентный антагонист для исследования ионных каналов (CatSper1, TASK,RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8, TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6,TRPA1, mCa1, mCa2, CALHM1).

Уникальна также способность рутения к каталитическому связыванию атмосферного азота при комнатной температуре. Открытие, сделанное экспериментальным путём исследователями из университета Миннесоты в 2018 году, демонстрирует то, что химический элемент рутений является четвёртым химическим элементом, обладающим уникальными магнитными свойствами при комнатной температуре.

До последнего времени людям были известны лишь три стабильных магнитных элемента, железо (Fe), кобальт (Cо), никель (Ni) и, отчасти, гадолиний (Gd), который теряет магнитные свойства при температуре выше 8 градусов Цельсия. Обнаружение нового магнитного материала может привести к разработке новых типов датчиков, устройств хранения, обработки информации и массы других электронных и электромеханических устройств. Помимо традиционных технологий, в которых используются магнитные свойства материалов, появление нового магнитного материала может сыграть важную роль для дальнейшего развития ряда новых направлений, таких, как спинтроника. Этому будет благоприятствовать то, что технологии выращивания тонких плёнок и создания наноструктур уже дошли до того уровня, который позволяет производить материалы, имеющие уникальные свойства, которыми не обладают эти же материалы естественного происхождения.

Рутений и его сплавы находят применение в качестве жаропрочных конструкционных материалов в аэрокосмической технике, и до 1500 °C по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама (имея преимущество также в высокой стойкости к окислению).

На Чемпионате мира по футболу в России в 2018 г. перед началом финального матча сборных Хорватии и Франции главный трофей мундиаля — Кубок ФИФА — был вынесен на поле в специальном кейсе ручной работы, замок и застёжки которого выполнены из рутения.

Физиологическое действие и биологическая роль

Рутений, по всей видимости, является микроэлементом. Он является единственным платиновым металлом, который обнаруживается в составе живых организмов (по некоторым данным — ещё и платина). Концентрируется в основном в мышечной ткани. Высший оксид рутения крайне ядовит и, будучи сильным окислителем, может вызвать возгорание пожароопасных веществ.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

H

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

8

Uue

Ubn

Ubu

Ubb

Ubt

Ubq

Ubp

Ubh

Ubs

Источник: chem.ru

Рутений: стоимость грамма металла и сферы его применения

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.

Где добывается?

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

МеталлЦена за грамм (руб.)

Осмий	729
Родий	1697
Золото	2308
Платина	1738
Иридий	1724
Рутений	118
Палладий	1412
Серебро	31

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.

Источник: prodragmetally.ru