רותניום

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
גרסה מ־03:49, 2 בספטמבר 2019 מאת דויד (שיחה | תרומות) (החלפת טקסט – " מאוד " ב־" מאד ")
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש


שגיאות פרמטריות בתבנית:יסוד כימי

פרמטרים ריקים [ 1 ] לא מופיעים בהגדרת התבנית

רותניום
רודיום - רותניום - טכנציום
Fe
Ru
Os
   
 
44
Ru
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
נתונים בסיסיים
מספר אטומי 44
סמל כימי Ru
סדרה כימית מתכות מעבר
מראה
לבן-כסוף מתכתי
Ruthenium a half bar.jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 101.07 u
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 2, 8, 18, 15, 1
תכונות פיזיקליות
צפיפות 12370 kg/m3
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
נקודת רתיחה 4423K (4149.85°C)
נקודת התכה 2607K (2333.85°C)
לחץ אדים 1.4Pa ב-2523K
מהירות הקול 5970 מטר לשנייה ב-293.15K
שונות
אלקטרושליליות 2.2
קיבול חום סגולי 238 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 13.7 106/m·Ω
מוליכות חום 117 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 710.2 kJ/mol

רותניום (Ruthenium) הוא יסוד כימי מסדרת מתכות המעבר שסמלו הכימי Ru ומספרו האטומי 44.

תכונות

רותניום הוא מתכת חזקה לבנה, ששייכת ל"קבוצת הפלטינה" (שכוללת את המתכות: רותניום, רודיום, פלדיום, אוסמיום, אירידיום ופלטינה) ויש לו ארבע צורות גבישיות. רותניום מתמוסס במתכות אלקליות נוזליות, מגיב עם הלוגנים בטמפרטורות גבוהות ולא מושפע מחומצות. כמויות קטנות של רותניום מקשיחות פלטינה ופלדיום. העמידות בפני קורוזיה של טיטניום עולה כאשר מוסיפים לו כמות קטנה של רותניום.

דרגת החמצון של רותניום נעה מ־1+ ל8+. הדרגות 2+, 3+ ו־4+ הן הנפוצות ביותר.

שימושים

שימושי רותניום:

  • הוספת רותניום לסגסוגות פלטינה ופלדיום מקשיחה אותן.
  • 0.1% רותניום מגביר את העמידות בפני קורוזיה של טיטניום.
  • רותניום הוא זרז רב תכליתי. לדוגמה, ניתן לפרק H2S בעזרת אור בלבד כאשר משרים אותו במים עם חלקיקי קדמיום גופרתי (CdS) ותחמוצת רותניום. תהליך זה יעיל מאד כשמסירים H2S מתוצרים תעשייתיים של בתי זיקוק.
  • קומפלקסים של רותניום אורגני התגלו כזרזים יעילים במיוחד בסינתזות אלקנים.
  • זרז המבוסס על רותניום משמש בתגובות סטריאוסלקטיביות.
  • תרופות שמבוססות על קומפלקסים של רותניום אורגני נמצאות בשלבים ניסיוניים בתור תרופות אנטי-סרטניות.
  • כמה קומפלקסים אורגניים של רותניום נחקרים בתור חומרים פוטנציאליים לאנרגיה סולרית, במיוחד באלקטרו-פוטו-קטליזה ובתאי DSSC.
  • הרותניום משמש ליצירת תכשיטים שונים, משקפי ראייה, משקפי שמש, שעונים ואף מטבעות.
  • מאז שנות ה-2000 נערכו מספר מחקרים שבחנו שימוש ברותניום[1], בסגסוגותיה[2] ובתחמוצת רותניום[3] בתור אלקטרודת שער של טרנזיסטורי MOSFET מטכנולוגיות מתקדמות (high-k/metal gate), אולם נראה כי מחקרים אלה לא הבשילו לכדי יישום טכנולוגי.

היסטוריה

קרל ארנסט קלאוס, מזהה הרותניום

הרותניום (בלטינית Ruthenia שפירושה "רוסיה") זוהה ובודד על ידי קרל ארנסט קלאוס (Karl Klaus) ב-1844. קלאוס הראה שתחמוצת רותניום מכילה מתכת חדשה והפיק 6 גרם שלה מפלטינה גולמית.

יונס יאקוב ברצליוס (Jöns Jacob Berzelius) וגוטפריד אוסאן (Gottfried Osann) כמעט גילו את הרותניום ב-1827, כשבחנו משקע שנשאר לאחר שהשרו פלטינה גולמית במי מלך (תערובת חומצות שיכולה להמיס פלטינה וזהב). ברצליוס לא מצא מתכת חדשה, אבל אוסאן חשב שמצא שלוש מתכות חדשות וקרא לאחת מהן "רותניום".

ייתכן שכימאי פולני בודד את יסוד 44 (וקרא לו וסטיום) ממחצב פלטינה ב-1807, אך נושא זה שנוי במחלוקת.

צורה בטבע

רותניום נמצא בדרך כלל במכרות עם מתכות אחרות מקבוצת הפלטינה בהרי אורל ובצפון ודרום אמריקה.

רותניום מופק מסחרית בתהליך כימי מורכב שבו משתמשים במימן בשביל לבודד רותניום מתרכובת אמוניום וכלור ((NH4)2RuCl6). כמו כן ניתן למצות רותניום מדלק גרעיני שיצא משימוש, שבדרך כלל מכיל כמה אחוזי רותניום.

תרכובות

לתרכובות רותניום תכונות כימיות דומות לאלו של אוסמיום שלהן שמונה דרגות חמצון, שמהן 2+, 3+ ו-4+ הן הנפוצות ביותר.

תרכובת נפוצה היא תחמוצת של רותניום 4+, או RuO2, והיא בעלת שימושים בקטליזה ובתהליכי אלקטרוכימיה. תחמוצת זו היא גם מוליכה חשמלית.

אמצעי זהירות

התרכובת RuO4, שדומה מאד לאוסמיום טטרוקסיד מאד רעילה ויכולה להתלקח. לרותניום אין תפקיד ביולוגי והוא יכול להכתים את העור. רותניום יכול להיות חומר מסרטן שמצטבר בעצמות.

קישורים חיצוניים

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא רותניום בוויקישיתוף

הערות שוליים

  1. ^ J. Kwon and Y.J. Chabal (2010). "Effects of TaN, Ru, and Pt electrodes on thermal stability of hafnium-based gate stacks". Journal of Applied Physics. 107: 123505. doi:10.1063/1.3429238. {{cite journal}}: no-break space character ב-|title= במיקום 76 (עזרה)
  2. ^ Monica Sawkar-Mathur and Jane P. Chang (2008). "Material and electrical properties of HfxRuy and HfxRuyNz metals as gate electrodes for p-metal oxide semiconductor field effect transistor devices". Journal of Applied Physics. 104: 084101. doi:10.1063/1.2996111.
  3. ^ C. Choi; et al. (2011). "Ruthenium based metals using atomic vapor deposition for gate electrode applications". Applied Physics Letters. 98: 083506. doi:10.1063/1.3559929. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (עזרה); no-break space character ב-|title= במיקום 72 (עזרה)