Ruthenium: den russiske metall som bærer Russlands navn

I periodisk tabell av D. I. Mendelejev finnes det et element med atomnummer 44, som har det lydige navnet — rutenium. Dette er ikke bare et metall i platinsgruppen, men den eneste kjemiske elementet som er navngitt etter Russland (Ruthenia — det latinske navnet på Russland). Det ble oppdaget i 1844 av professor ved Kazan University Karl Karlson og har siden da blitt en del av vitenskapens og teknologiens historie. I dag er rutenium ett av de mest smeltbare, harde og korrosjonsbestandige materialene, uunnværlig i elektronikk, katalyse og til og med i romindustrien.

Hvorfor fikk elementet navnet «rutений»?

Navnet på elementet kommer fra det latinske ordet Ruthenia, som betyr «Russland» eller «Russ». Karl Karlson, oppdageren av rutenium, understreket at han ga navnet i ære til sitt hjemland. Dette var en gest fra en patriot av tysk opprinnelse som knyttet sitt liv til Russland og ønsket å ære landets navn i periodisk tabell.

Hvorfor har det slik posisjon i tabellen?

Elementets posisjon i periodisk tabell (44) bestemmes av antallet protoner i kjernen til atomet. Dette nummeret identifiserer rutenium som et kjemisk element. I periodisk tabell er det plassert i VIIIB-gruppen, i 5. periode, og er en del av den såkalte triaden rutenium—rodium—paladium — en gruppe metaller som er nær beslektet i kjemiske egenskaper. Mendelejev forutså eksistensen av dette elementet, og la en tom celle for det, men fysisk oppdagelse skjedde før den store kjemikeren formulerte sitt lov.

Oppdagelseshistorie: apoteker fra Kazan

Karl Karlson ble født i Tartu (i dag Tallinn) i 1796 i en kunstners familie. Han mistet foreldrene tidlig og begynte å jobbe i en apotek fra 14 år gammel. Han klarte å bestå eksamen som farmasøyt uten gymnasieutdanning. Senere grunnla han sin egen apotek i Kazan, men hans sanne lidenskap var alltid vitenskap. Han deltok i en botanisk ekspedisjon til Volgo-Ural-steppene og begynte sin karriere ved Kazan University i en alder av 40, hvor han raskt ledet kjemilaboratoriet.

I 1841 begynte Karlson, på oppdrag fra Finansdepartementet, å studere restene av uralsk platinsmalm som hadde akkumuleres på Petrograds myntverk. Hans oppgave var å finne mer effektive metoder for å utvinne edelmetall. I løpet av grundige og farlige eksperimenter (rutensiasforbindelser er ekstremt giftige) oppdaget Karlson tilstedeværelsen av en ukjent element.

Under ett av eksperimentene, da Karlson hadde vane å smake på de oppnådde stoffene, fikk han en alvorlig brann i munnhulen av et ruteniumforbindelse. Heldigvis hindret dette ham ikke i å fullføre forskningen.

I 1844 klarte han å isolere 6 gram rent rutenium, studerte dets kjemiske egenskaper og bestemte atomvekten. Men vitenskapssamfunnet, spesielt den respekterte svenske kjemikeren Jöns Berzelius, mottok oppdagelsen med mistillit. Det var først etter at Berzelius selv hadde kontrollert resultatene til Karlson og bekreftet deres riktighet, at rutenium ble offisielt anerkjent som et nytt element.

Unikkenhet ved rutenium: egenskaper og egenskaper

Rutenium er et glitrende, sølvfarget metall med svært høy hardhet og bruskhet. Det er ekstremt smeltbar: smeltingstemperaturen er 2250°C, og kokepunktet er omtrent 4900°C. Det er en av de mest tette elementene (12,45 г/см³).

Kimisk inertitet. Det kompakte rutenium okser ikke på lufta til og med ved oppvarming til 930°C og reagerer ikke med sterke syrer og baser. Dette gjør det til en virkelig aristokrat blant metaller.

Aggressivt oksid. Ruteniums høyeste oksid RuO₄ er hovedkortet til rutenium. Dette gyllent-gule, flyktige stoffet smelter allerede ved +25,5°C og koker ved +27°C. Det har så sterke oksidasjonsegenskaper at det kan antenne organiske stoffer, for eksempel alkohol.

Katalytisk aktivitet. Rutenium er et utmerket katalysator for hydrogenerings- og dehydrogeneringsreaksjoner.

Anvendelse i industri og moderne vitenskap

De unike egenskapene til rutenium har gjort det uunnværlig i de mest avanserte bransjene.

Elektronikk og instrumentbygging. Legging av rutenium med platina og palladium brukes til å lage slitesterke elektriske kontakter i måleinstrumenter. Tilsetning av rutenium øker tettens korrosjonsbestandighet betydelig, noe som er etterspurt i kjemisk maskinbygging.

Katalysatorer. Rutenium er en nøkkeldel i katalysatorer i kjemisk industri. Spesiell oppmerksomhet har det falt i de siste årene som en av de mest effektive katalysatorer for hydrogeneringsreaksjoner — en prosess som er viktig for å få "grønn" hydrogen og bearbeiding av biomasse.

Romindustrien. Ruteniums høy termotålighet og korrosjonsbestandighet gjør det etterspurt i romindustrien. For eksempel brukes legeringer med rutenium i vannrensingssystemer på orbital stationer.

Supraleder. Leggeringer av rutenium med lantan, cerium, skandinav og ittrium har unike supralederegenskaper.

Smijugleri. Rutenium brukes ofte til galvanisk overflatebehandling av juveler av hvitt gull og platina. Det gir dem en spesiell glans og beskytter mot ridser.

Utseende og fremtid for elementet

Fremtiden til rutenium er direkte knyttet til utviklingen av teknologier for "grønn" energi, rom og katalyse. Med økende etterspørsel etter hydrogenøkonomi forblir rutenium ett av de mest effektive katalysatorer for elektrolyse av vann og hydrogeneringsreaksjoner. Vitenskapsfolk forsker også på dens anvendelse i produksjonen av nye supersterke materialer, høytemperatur superledere og spennende legeringer for ekstreme driftsforhold.