Rutenio

Yo asi	AÑO	Período	Maryland	Ed	PD
Yo asi	AÑO	Período	Maryland	MeV	PD
96 Ru	5,52 %	estable con 52 neutrones
98 Ru	1,88 %	estable con 54 neutrones
99 Ru	12,7 %	estable con 55 neutrones
100 Ru	12,6 %	estable con 56 neutrones
101 Ru	17,0 %	estable con 57 neutrones
102 Ru	31,6 %	estable con 58 neutrones
104 Ru	18,7 %	estable con 60 neutrones
106 Ru	{syn.}	373,59 d	β -	0.039	106 Rh

Propiedades físicas corporales simples

Estado ordinario

sólido

Densidad

12,1 g · cm -3 ( 20 ° C )

Sistema de cristal

Hexagonal compacto

Dureza

6.5

Color

Blanco Plateado Metalizado

Punto de fusión

2334 ° C

Punto de ebullición

4150 ° C

Energía de fusión

24 kJ · mol -1

Energía de vaporización

595 kJ · mol -1

Volumen molar

8.17 × 10-3 m 3 · mol -1

Presión de vapor

1,4 Pa en 2249,85 ° C

Velocidad del sonido

5970 m · s -1 a 20 ° C

Calor masivo

238 J · kg -1 · K -1

Conductividad eléctrica

13,7 x 10 6 S · m -1

Conductividad térmica

117 W · m -1 · K -1

Diverso

N o CAS

7440-18-8

N o ECHA

100,028,297

N o CE

231-127-1

Precauciones

SGH

Estado en polvo :

Peligro H228, P210, H228 : Sólido inflamable
P210 : Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar.

Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario.

El rutenio es el elemento químico del número atómico 44, símbolo Ru.

El rutenio es parte del grupo del platino , un subgrupo de metales de transición . El cuerpo de rutenio simple es un metal duro y quebradizo a temperatura ambiente.

Historia y generalidad del elemento

El rutenio fue identificado en los residuos de polvo negro de la producción de platino y aislado en 1844 por el químico Carl Ernst Klaus , conocido cariñosamente en ruso como Karl Karlovich (Klaus) o Karl Karlovic Klaus en ucraniano. Mostró que el óxido de rutenio contenía un nuevo metal desconocido y extrajo seis gramos de la parte insoluble de agua regia del platino crudo.

El rutenio, probablemente en baja calidad o en pequeñas cantidades, ya había escapado al análisis de Smithson Tennant en 1803 y 1804. Jöns Jacob Berzelius expresó una duda seguida de un veto científico sobre el trabajo, probablemente redactado con torpeza, el químico farmacéutico Gottfried Osann , luego asignado a la química de la escuela de Dorpat en Estonia que pensó que había descubierto en 1828 . De hecho, este último investigador había examinado los residuos de la disolución del platino crudo de la montaña rusa de los Urales en el agua regia y afirmó haber encontrado tres nuevos elementos en el licor amarillo (en realidad Ir, Rh, Ru) y, seguro total, había nombrado a uno de ellos aún desconocido "rutenio", que en latín significa "relativo a Rusia". Berzelius al repetir el experimento no había encontrado ningún metal nuevo en cantidad significativa, ya que, al conocer las obras anglosajonas, conocía el iridio y el rodio.

En 1844 , el metal rutenio fue obtenido por primera vez por Karl Karlovich Klaus en estado puro y especialmente en cantidad. Este investigador estonio nacido en Dorpat, ruso de origen alemán, que trabaja en la Universidad de Kazán reexamina con cautela residuos similares, desarrolla la química del rutenio, confirma el trabajo pionero de Osann sobre este elemento preciso y mantiene la denominación de "Rutenio", adaptación del latín Rutenia " Rusia ". Sin embargo, antes de ir hacia una explicación nacionalista, es preferible pensar que está en el origen de la "calificación académica" del origen del platino.

El químico polaco jędrzej śniadecki también fue aislado en 1807 (había designado vestium ) del mineral de platino, pero renunció a los derechos sobre su descubrimiento.

El rutenio se obtiene del licor amarillo, que recoge los otros platinoides en un medio acuoso después de la extracción del platino y especialmente del osmio. El tratamiento de este licor permite obtener una esponja metálica, luego cristales de iridio y rutenio que son en principio separables, pero a menudo en la práctica como una aleación. Los cristales de metal se pueden calentar en un crisol de plata con una mezcla de álcalis fundidos, a base de potasa KOH y nitrato de potasio KNO 3.. El lavado con agua permite disolver el rutenato de potasio amarillo y obtener un residuo o precipitado a base de óxido de iridio . Este rutenato de K se trata térmicamente con cloro gaseoso (Cl 2) en retorta, luego el ácido o anhídrido hiperrutenico RuO 4se destila. La disolución de anhídrido hiperrutenico saturado se lleva a cabo con Ru 2 CO 3 potasa., un ligero calentamiento con alcohol permite precipitar y recuperar así el metal Ru.

Junto con el rodio , paladio , osmio , iridio y platino nativo , forma parte del " grupo del platino ". Este platinoide es parte del subgrupo de osmio y en un sentido más amplio del grupo 8 .

El rutenio tiene 34 isótopos conocidos, con números de masa que varían entre 87 y 120, y 7 isómeros nucleares . Entre estos isótopos, siete estables , 96 Ru, 98 Ru, 99 Ru, 100 Ru, 101 Ru, 102 Ru y 104 Ru, y constituyen todo el rutenio presente naturalmente, siendo el más abundante 102 Ru (31,5%). Al rutenio se le asigna una masa atómica estándar de 101.07 (2) u .

Resonancia magnética nuclear

Entre los isótopos estables del rutenio, los isótopos 99 Ru y 101 Ru tienen el espín nuclear 5/2. Por tanto, es posible realizar RMN de rutenio. Sus proporciones giromagnéticas son 1.234 y 1.383 (en 10 7 rad.T −1 .s −1 ) respectivamente. Como los otros isótopos no tienen espín nuclear, no pueden usarse en RMN.

Además, los espines vecinos (nucleares o electrónicos) están, por tanto, potencialmente acoplados con el rutenio.

Abundancia natural, mineralogía y geología

El elemento Ru clarke es ligeramente inferior a 1 mg / tonelada .

Rara vez se encuentra en estado nativo (como un metal llamado rutenio nativo que a menudo contiene iridio) o la mayor parte del tiempo como una aleación de bajo grado con platino e iridio.

Tiene los mismos minerales que el platino, emblema de los platinoides. El mineral , un componente de su mineral directo más importante, es laurita (RuS 2). También se encuentran trazas de rutenio y otros platinoides en una serie de minerales de níquel y cobre .

Sitios de producción

La producción mundial es de alrededor de 12 toneladas por año; a menudo es un subproducto de la extracción de metales preciosos de la "mina de platino": iridio, rodio, platino y paladio.

Cuerpo simple y cuerpos compuestos químicos.

Propiedades físicas y químicas del cuerpo metálico simple

El cuerpo único es un metal de color blanco a gris plateado con una densidad de alrededor de 12,2 (platino claro con Rh y Pd) y un brillo metálico característico. Pertenece al sistema de cristal hexagonal, caracterizado en particular por una celosía hexagonal compacta.

Es un metal relativamente duro, pero quebradizo. Se funde alrededor de 2330 ° C y hierve a aproximadamente 4100 ° C . Tiene propiedades similares al osmio y al platino.

Su metalurgia es compleja. Viene de dos maneras, a través de la pulvimetalurgia o las técnicas de fusión por arco eléctrico en una atmósfera inerte de argón.

El rutenio tiene una gran resistencia al frío y al calor, colocado en ambientes químicamente agresivos, ácidos y bases.

El rutenio es inalterable en el aire e insoluble en agua, es prácticamente inexpugnable por los ácidos , incluido el agua regia , a menos que se le agregue clorato de potasio , operación que hace que la oxidación sea explosiva.

Es fácilmente soluble en bases fundidas.

Este metal, en polvo con mayor o menor superficie específica, es un catalizador polivalente. Se utiliza para promover la hidrogenación, como ciertas reducciones y oxidaciones.

Aleaciones o asociaciones

El rutenio tiene la interesante propiedad de incrementar la dureza de las aleaciones de Pt y Pd. Las aleaciones de rutenio con platino y paladio son especialmente estables y muy duras. Se pueden usar en joyería, o comúnmente como punta de un bolígrafo o parte de la resistencia mecánica, pero también para contactos eléctricos, en varios relés y contactores eléctricos.

También aumenta, añadido en muy pequeña proporción, la resistencia a la corrosión del titanio, que aumenta en un factor de 100 con una simple adición de 0,1 % en masa de Ru.

Química y combinaciones

Su química se caracteriza por grados de oxidación de 0 a VIII. Las valencias más estables son II, III y IV.

Cuando se calienta a rojo, el rutenio reacciona con el oxígeno gaseoso .

Hay dióxido de rutenio RuO 2y especialmente tetraóxido de rutenio RuO 4.

El rutenio reacciona con flúor gaseoso por encima de 300 ° C ː

Ru cristal sólido, polvo + 3/2 F 2 gas → Ruf 3 gas

Por tanto, existen diferentes fluoruros, como RuF 3, RuF 4, RuF 5, RuF 6.

También reacciona con otros cuerpos halógenos simples, por ejemplo, cloro gaseoso .

Ru cristal sólido, en polvo, al rojo vivo + 3/2 Cl 2 gas → RuCl 3 gas

Por tanto, existen diferentes cloruros de rutenio, como RuCl 2y RuCl 3.

El rutenio es atacado por el cuerpo de azufre simple, así como por muchos semi-metales P, Se, Te, As, Sb ...

Por ejemplo,

Cristal sólido Ru + S azufre de cuerpo único → RuS 2 sólido

Forma complejos muy fácilmente, por ejemplo con gas monóxido de carbono (carbonilos), con varias olefinas de buena conformación ( rutenoceno ...), con acetilacetona ...

Uso de cuerpo simple y compuestos.

Las bujías de lujo tienen electrodos cubiertos con una aleación de platino y rutenio.
En aleación, el rutenio permite fabricar platino y paladio resistentes y convertirlos, por ejemplo, en electrodos o puntas de un bolígrafo.
También mejora la resistencia del titanio a la corrosión.
Se ha utilizado en la fabricación de discos duros desde 2001 . Es un recubrimiento de tres átomos de espesor entre dos capas magnéticas. Este material puede almacenar actualmente hasta 25,7 Gb / in² y permitirá alcanzar 400 Gb / in² .
Superconductor en aleación con Mo a temperaturas inferiores a 10,6 K.
Cataliza la descomposición del ácido fórmico (HCOOH) en hidrógeno (H 2 ) y dióxido de carbono (CO 2 ), que se utiliza para almacenar hidrógeno para alimentar una pila de combustible .
Catálisis asimétrica en química orgánica (reducción del enlace carbonilo, reacción de metátesis ).
En las células fotosensibles Grätzel , que permite producir electricidad sobre el modelo de la fotosíntesis, se utiliza en el fotopigmento.
Se utiliza como elemento de revestimiento de superficies en relojería y joyería (movimientos, joyería, etc.).

Toxicidad, ecotoxicidad

Este metal está aumentando en el medio ambiente. No tiene ningún papel de oligoelemento conocido .
Ataca la piel humana . Se sospecha que es cancerígeno . Su contenido en el medio ambiente, incluso en sedimentos (por ejemplo, en un lago estudiado cerca de Boston ) parece haber aumentado recientemente (desde la introducción de catalizadores platinoides , especialmente a gran escala en convertidores catalíticos destinados a reducir ciertos parámetros de la contaminación del vehículo ).

Incidente de octubre de 2017

En septiembre y octubre de 2017, se midieron niveles elevados de radiación de rutenio 106 en aerosoles en la atmósfera de varios países europeos, incluida Alemania, a un nivel como máximo tan alto como la radiación natural de fondo, y por lo tanto no a priori ni muy peligroso, sino misterioso en cuanto a su origen.
El análisis del flujo atmosférico indica una fuente ubicada al sur de los Urales , Rusia o Kazajstán . Según IRSN, la zona más plausible está entre el Volga y los Urales, sin que sea posible especificar la ubicación exacta del punto de descarga.

No se ha registrado ningún accidente satelital (rara vez equipado con baterías isotópicas basadas en este isótopo), se sospecha una fuente perdida por un centro médico. La cantidad se estima en 100-300 terabecquerels , que es una radiactividad de riesgo para la población local.

Según IRSN, el incidente reportado en octubre en Europa Occidental tuvo lugar durante la última semana de septiembre, muy probablemente en el complejo nuclear Mayak en el sur de Rusia. Pudo haber ocurrido una fuga cuando los técnicos estropearon la fabricación de una fuente de cerio-144 necesaria para la investigación de neutrinos estériles realizada en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso en L'Aquila (Italia). Sin embargo, el gobierno ruso ha negado enérgicamente que haya ocurrido un accidente en este sitio.

De acuerdo con las normas europeas, el nivel de radiactividad producido por este incidente habría provocado la superación de los umbrales máximos de contaminación de los alimentos en distancias del orden de unas pocas decenas de kilómetros alrededor del punto de descarga. El IRSN juzga que la probabilidad de un escenario en el que la importación a Francia de productos alimenticios (en particular setas) contaminados con rutenio 106 es "extremadamente baja" , y agrega que "las consecuencias de un accidente de esta magnitud en Francia habrían requerido a nivel local implementar medidas de protección de la población en un radio de unos pocos kilómetros alrededor del sitio de descarga ” ( IRSN ).

La CRIIRAD se mantiene cautelosa; para ella, el rechazo de este incidente es 375.000 veces superior al rechazo máximo anual autorizado de la central nuclear de Cruas (Ardèche). CRIRAD estima que una vez que el producto ha caído al suelo sobre la cubierta vegetal, puede inducir una contaminación duradera.

Ecotoxicidad

Al igual que el de otros platinoides, no se conoce bien su ecotoxicidad , pero sabemos que se encuentra en animales de sangre caliente bioacumulados en huesos .
En forma de tetróxido de rutenio (RuO 4 ), tiene propiedades similares a las del tetróxido de osmio (por lo tanto, es muy tóxico, volátil y puede causar explosiones si entra en contacto con materiales combustibles).

La cinética y distribución en varios organismos acuáticos del rutenio 106 soluble (en forma de complejos de nitrosil nitrato) se estudiaron en 1970 - en el laboratorio - después de la absorción por animales expuestos a este producto en solución en agua durante uno a diez días - con el fin de para comprender mejor y comparar esta cinética según el tipo de organismo considerado (invertebrado raspador o filtro, pez). Las especies analizadas fueron Anadonta anatina (una especie de mejillón de agua dulce) y dos caracoles de agua dulce Lymnaea stagnalis y Viviparus contectus , así como un pez de agua dulce ( Alburnus lucidus ) y varios organismos marinos: Fucus vesiculosus (un alga de la familia Fucaceae ), Mytilus edulis (el mejillón común), Littorina littorea y Purpura lapillus (dos gasterópodos marinos que se utilizan a menudo como bioindicadores ). Se sugirió en esta ocasión que estas especies absorben de manera muy diferente esta forma de rutenio (el caracol fija mucho más que el pescado), que la absorción parece fuertemente dependiente de la temperatura (en todas las especies estudiadas) y que algunas especies la fijan en partes no vitales de su organismo ( byssus , shell ).

Notas y referencias

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, 90 ª ed. , 2804 p. , Tapa dura ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(in) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia y Santiago Barragan Alvarez , " Radios covalentes revisitados " , Dalton Transactions ,2008, p. 2832-2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
(en) David R. Lide, CRC Manual de Química y Física , CRC,2009, 89 ª ed. , p. 10-203
Consulta de la base de datos de Chemical Abstracts a través de SciFinder Web el 15 de diciembre de 2009 ( resultados de búsqueda )
Entrada "Rutenio, Polvo" en la base de datos química GESTIS de la IFA (organismo alemán responsable de la seguridad y salud en el trabajo) ( alemán , inglés ) (se requiere JavaScript)
SIGMA-ALDRICH
Tabla de pesos atómicos estándar 2013 - CIAAW (en)
EAV Ebsworth, DWH Rankin, S. Cradock (1987). Métodos estructurales en química inorgánica . Blackwell, publicación científica. pag. 33 .
La mezcla de agua regia y clorato de potasio provoca un ataque oxidativo explosivo y casi inmediato, que es muy peligroso.
Inhalación de radionúclidos y carcinogénesis
" Detección de rutenio-106 en Francia y en Europa: resultado de las investigaciones del IRSN " , en www.irsn.fr (consultado el 11 de noviembre de 2017 ) .
" Un misterioso accidente nuclear habría ocurrido a finales de septiembre en Rusia ", Le Monde.fr ,noviembre de 2017( leer en línea , consultado el 11 de noviembre de 2017 ).
Edwin Cartlidge (2018) Isótopos nube ligada a la fuente de neutrinos fallido | Science 16 de febrero de 2018: Vol.359, Número 6377, págs. 729 DOI: 10.1126 / science.359.6377.729
Tojo, G. y Fernández, M. (2007). "Tetróxido de rutenio y otros compuestos de rutenio". Oxidación de alcoholes primarios a ácidos carboxílicos. Nueva York: Springer. pag. 61–78 . doi: 10.1007 / 0-387-35432-8, ( ISBN 978-0-387-35431-6 ) .
Van der Borght, O., & Van Puymbroeck, S. (1970). Absorción inicial, distribución y pérdida de 106Ru soluble en organismos marinos y de agua dulce en condiciones de laboratorio. Física de la salud, 19 (6), 801-811 ( resumen ).

Bibliografía

PP Ewald y C. Hermann , "Rutenio, Ru", Strukturbereicht , tomo 1, página 69

Ver también

enlaces externos

(es) Rutenio presentado por la empresa química de Francia
(es) Presentación de platino y platinoides
(es) descripción del elemento
(es) Presentación de la escuela
(en) “ Datos técnicos del rutenio ” (consultado el 13 de agosto de 2016 ) , con los datos conocidos de cada isótopo en subpáginas

dieciséis

Oye

Ser

Nació

N / A

Alabama

sí

PAG

Eso

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Tú

Esto

Di-s

Leer

Hueso

Correos

Real academia de bellas artes

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Metales alcalinos	Tierra alcalina	Lantánidos	Metales de transición	Metales pobres	metal- loids	No metales	genes de halo	Gases nobles	Elementos sin clasificar
		Actínidos
		Superactinidas