Ru は、原子番号 44 の化学元素ルテニウムを識別します。 周期表の白金族の希少な遷移金属です。 ルテニウムは、他の白金族金属と同様に、他のほとんどの化合物に対して不活性です。 カザン州立大学で、この元素はドイツのバルト海生まれの化学者カール・エルンスト・クラウスによって 1844 年に発見され、ロシア語でルテニウムと名付けられました。 ルテニウムは通常、プラチナ鉱石の微量成分です。 2009年に19トンだった年間生産量は、2017年には35,5トンに増加しました。 生産されるルテニウムの大部分は、厚膜抵抗器や耐摩耗性の電気接続に使用されます。 ルテニウムは、プラチナ合金や化学における触媒としての役割はわずかです。
極紫外線フォトマスクの被覆層は、ルテニウムの新しい用途です。 ウラル山脈だけでなく、南北アメリカでも、ルテニウムは通常、他の白金族金属と一緒に鉱石に含まれています。 オンタリオ州サドベリーで採掘されたペントランダイトと南アフリカのパイロクセナイト鉱床には、少量ではあるがかなりの量の物質が含まれています。
ルテニウムの物性
ルテニウムの最も外側の殻には、電子が 8 つある他のすべての XNUMX 族元素とは異なり、電子が XNUMX つしか含まれていません (最後の電子は副殻にあります)。 近くの金属、ニオブ、モリブデン、ロジウムもこの異常を示します。
ルテニウムの分子組成
ルテニウムには 800 つの異なる結晶構造があり、通常の設定では黒ずみませんが、XNUMX °C で酸化します。 ルテニウムが溶融アルカリに溶解すると、ルテニウム酸塩 (RuO4-2 ） は生産された。 酸（王水を含む）の代わりにハロゲンが高温で攻撃します。 実際、酸化性化学物質はルテニウムに対する最速の攻撃者です。 微量のルテニウムが添加されると、プラチナとパラジウムは硬くなることがあります。 ルテニウムの適度な添加により、チタンの耐食性が大幅に向上します。 金属のコーティングには、電気めっきと熱分解の両方を使用できます。 ルテニウムモリブデン合金は、10,6 K 以下の温度で超伝導になることが知られています。
これは、表の左から 8 番目のグループであり、4 次遷移金属と 2 次遷移金属が化学的挙動に顕著な違いを示しています。 ルテニウムは +3 グループの酸化状態を取ることができる唯一の XNUMXd 遷移金属であり、それでも重いオスミウムよりも不安定です。 ルテニウムは、オスミウムとは異なり、鉄などの +XNUMX および +XNUMX の低い酸化状態の水性カチオンしか生成できません。
4d サブシェルは半分以上満たされ、電子は金属結合にあまり寄与しないため、ルテニウムは、モリブデンで見られる最大値の後に、4d 遷移金属の融解温度と沸騰温度、および原子化エンタルピーが低下する傾向がある最初の金属です。
半分満たされた [Kr]4d55s2 構成により、前の要素であるテクネチウムはトレンドから外れて異常に低い値を示しますが、マンガンは 3d 遷移系列にあるため、4d 系列ではトレンドから外れません。 ルテニウムは、キュリー点を超える軽い同族鉄とは異なり、周囲温度で常磁性です。
ルテニウムの同位体
ルテニウムの 34 つの安定同位体は、天然に存在する形で見つけることができます。 373,59 の放射性同位元素も特定されています。 半減期が 106 日の 39,26Ru、半減期が 103 日の 2,9Ru、半減期が 97 日の XNUMXRu は、これらの放射性同位元素の中で最も安定しています。
89.93 u (90Ru) から 114.928 u (115Ru) の範囲の値を持つ 95 種類の放射性同位体が特徴付けられています。 1.643Ru (半減期: 105 時間) と 4.44Ru (半減期: XNUMX 時間) を除いて、ほとんどの半減期は XNUMX 分未満です。
ベータ放出は電子捕獲後の崩壊の主な形態であり、最も一般的な同位体である 102Ru の前に発生します。 テクネチウムは 102Ru の前の主要な分解生成物であり、ロジウムは次の主要な分解生成物です。
ウランまたはプルトニウムのコアが分裂して 106Ru が生成されます。 大気中に発見された高レベルの 106Ru は、2017 年にロシアで発生した報告されていない原子力事故の主張と関連しています。
ルテニウムの入手可能性
ルテニウムは比較的希少な元素で、地殻の 100 兆分の 78 しか占めておらず、XNUMX 番目に豊富な元素です。 ウラル山脈や南北アメリカでは、この元素は通常、他の白金族金属と一緒に鉱石に含まれています。 カナダのオンタリオ州サドベリーで採掘されたペントランダイトと、南アフリカの輝石鉱床の両方に、少量ではあるが商業的に重要な量の鉱物が含まれています。 ルテニウムは、元の形で非常に希少な鉱物です (Ir が Ru の構造上の空隙の一部を埋めています)。
ルテニウムの最も安定な放射性同位体の半減期は「わずか」約 XNUMX 年であり、核分裂によってかなりの量のルテニウムが生成されることを考えると、使用済み燃料からルテニウムを回収する提案がしばしばなされます。 約 XNUMX 億年前にガボンのオクロで稼働している天然の核分裂炉にも、珍しいルテニウム鉱床が含まれています。 実際、その地域で核分裂連鎖反応がいつ起こったかを検出するために地質学的に過去に使用された多くの方法の XNUMX つは、そこで発見されたルテニウム同位体比でした。
オクロではこれ以上ウランが採掘されておらず、ここで見つかった白金族金属を抽出するための重要な努力は行われていません。
出典：ウィキペディア
Günceleme: 10/05/2023 21:10