Ruteni

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Aquest article tracta sobre l'element químic. Si cerqueu la llengua eslava, vegeu rutè.
Ruteni
44Ru
TecneciRuteniRodi
Fe

Ru

Os
Aspecte
Blanc platejat metàl·lic
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Ruteni, Ru, 44
Categoria d'elements Metalls de transició
Grup, període, bloc 85, d
Pes atòmic estàndard 101,07
Configuració electrònica [Kr] 4d7 5s1
2, 8, 18, 15, 1
Configuració electrònica de Ruteni
Propietats físiques
Densitat
(prop de la t. a.)
12,45 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
10,65 g·cm−3
Punt de fusió 2.607 K, 2.334 °C
Punt d'ebullició 4.423 K, 4.150 °C
Entalpia de fusió 38,59 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 591,6 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 24,06 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 2.588 2.811 3.087 3.424 3.845 4.388
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 8, 7, 6, 4, 3, 2, 1,[1] -2
(àcid òxid feble)
Electronegativitat 2,2 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 710,2 kJ·mol−1
2a: 1.620 kJ·mol−1
3a: 2.747 kJ·mol−1
Radi atòmic 134 pm
Radi covalent 146±7 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Ruteni té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Paramagnètic[2]
Resistivitat elèctrica (0 °C) 71 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 117 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 6,4 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 5.970 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 447 GPa
Mòdul de cisallament 173 GPa
Mòdul de compressibilitat 220 GPa
Coeficient de Poisson 0,30
Duresa de Mohs 6,5
Duresa de Brinell 2.160 MPa
Nombre CAS 7440-18-8
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del ruteni
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
96Ru 5,52% 96Ru és estable amb 52 neutrons
97Ru sin 2,9 d ε - 97Tc
γ 0,215
0,324
-
98Ru 1,88% 98Ru és estable amb 54 neutrons
99Ru 12,7% 99Ru és estable amb 55 neutrons
100Ru 12,6% 100Ru és estable amb 56 neutrons
101Ru 17,0% 101Ru és estable amb 57 neutrons
102Ru 31,6% 102Ru és estable amb 58 neutrons
103Ru sin 39,26 d β 0,226 103Rh
γ 0,497 -
104Ru 18,7% 104Ru és estable amb 60 neutrons
106Ru sin 373,59 d β 3,54 106Rh

El ruteni és un element químic de nombre atòmic 44 situat en el grup 8 de la taula periòdica dels elements. El seu símbol és Ru. És un metall de transició, poc abundant, del grup del platí. Es troba normalment en menes de platí i s'empra com catalitzador en alguns aliatges de platí.

Propietats[modifica | modifica el codi]

Mitja barra de ruteni molt pur (99,99 %)

És un metall blanc dur i fràgil; presenta quatre formes cristal·lines diferents. Es dissol en bases foses, i no és atacat per àcids a temperatura ambient. A altes temperatures reacciona amb halogens i amb hidròxids. Es pot augmentar la duresa del pal·ladi i el platí amb petites quantitats de ruteni. Igualment, l'addició de petites quantitats augmenta la resistència a la corrosió del titani de forma important. S'ha trobat un aliatge de ruteni i molibdè superconductor a 10,6 K.[3]

Els estats d'oxidació més comuns són +2, +3 i +4. Hi ha compostos en els que presenta un estat d'oxidació des de 0 a +8, i també -2. El tetraòxid de ruteni, RuO4 (estat d'oxidació +8), és molt oxidant, més que l'anàleg d'osmi, i es descompon violentament a altes temperatures.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

  • A causa de la seva gran efectivitat per endurir el paladi i al platí, s'empra en els aliatges d'aquests metalls que s'usen en contactes elèctrics amb una alta resistència al desgast.
  • Igual que altres elements del grup del platí, es pot emprar com a catalitzador en diferents processos. El sulfur d'hidrogen, H2S, es pot descompondre per la llum emprant òxid de ruteni en una suspensió aquosa de partícules de CdS. Això pot ser útil en l'eliminació d'H2S de les refineries de petroli i d'altres processos industrials.
  • Recentment, s'ha trobat que alguns compostos organometàl·lics de ruteni tenen activitat antitumoral.

Història[modifica | modifica el codi]

Encara que el platí s'ha usat des de temps precolombins i també ha estat un material conegut pels químics europeus des de mitjan segle XVI, no va ser identificat com a element pur fins a mitjans del segle XVIII. El descobriment que el platí natural contenia pal·ladi, rodi, osmi i iridi va trigar fins al segle XIX.[4] A partir de 1828, el platí de les terres aluvials de rius de Rússia donà accés a materials que s'usaren en medalles i en l'acunyació de monedes com el ruble.[5]

El ruteni (del llatí medieval Ruthenia, que significa "Rússia") fou descobert per Karl Ernst Claus a 1844 qui observà que l'òxid de ruteni contenia un nou metall i va obtenir sis grams de ruteni de la part de platí que és insoluble en aigua règia.

Jöns Berzelius i Gottfried Osann gairebé el van descobrir en 1827.[6] Examinaren els residus que quedaven en dissoldre una mostra de platí procedent dels Urals amb aigua règia. Osann va pensar que havia trobat tres nous metalls, als quals va donar nom, sent un d'ells el ruteni.

És possible que el químic polonès Jędrzej Śniadecki aïllés aquest element a 1807, però aquest fet no ha estat confirmat.

Abundància i obtenció[modifica | modifica el codi]

Es troba en pocs minerals i no són comercials, a la laurita, Rus2, l'anduoita, Ru,OsAs2, la platarsita, i en petites quantitats en la pentlandita, (Fe,Ni)9S8. Aquest element generalment es troba juntament amb altres elements del grup del platí, en els Urals i a Amèrica, formant aliatges.

Els elements del grup del platí, que normalment estan junts, se separen entre si mitjançant una sèrie de processos químics, diferents segons com es troben, aprofitant les diferències químiques existents entre cada element.

Compostos[modifica | modifica el codi]

En els seus compostos, el ruteni presenta variats estats d'oxidació, aconseguint el +8, encara que els més comuns són +2, +3 i +4. Hi ha algunes semblances amb els compostos del osmi, del mateix grup, però la química d'ambdós difereix bastant de la del ferro, també en el mateix grup.

  • El tetraòxid de ruteni, RuO4, és molt oxidant, més que l'anàleg d'osmi, i es descompon violentament a temperatures altes.
  • Alguns complexos de Ru+2 i Ru+3 es poden emprar en tractaments contra el càncer. Per exemple, l'H(im)[RuCl4(im)2], i im=imidazol.

Isòtops[modifica | modifica el codi]

Article principal: isòtops del ruteni

En la naturalesa hi ha set isòtops de ruteni. Els radioisòtops més estables de ruteni són el 106Ru, amb un període de semidesintegració de 373,59 dies, el 103Ru amb un de 39,26 dies, i el 97Ru, amb 2,9 dies.

S'han caracteritzat quinze radioisòtops amb pesos atòmics des 89,93 uma (90Ru) fins a 114,928 uma (115Ru). La majoria d'aquests tenen períodes de semidesintegració de menys de cinc minuts, excepte el 95Ru, d'1,643 hores, i el 105Ru, de 4,44 hores.

El principal mode de desintegració abans de l'isòtop més abundant, 102Ru, és la captura electrònica, i després és la desintegració beta. El principal producte obtingut abans del 102Ru és el tecneci, mentre que després és el rodi.

Precaucions[modifica | modifica el codi]

El tetraòxid de ruteni, Ruo4, similar al tetròxid d'osmi, és altament tòxic i pot explotar. El ruteni no exerceix cap paper biològic, però pot ser carcinogen i es pot acumular en els ossos.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. «Ruthenium: ruthenium(I) fluoride compound data». OpenMOPAC.net. [Consulta: 2007-12-10].
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. Hamond, C.R. "The elements"
  4. Weeks, Mary Elvira. «The discovery of the elements. VIII. The platinum metals». Journal of Chemical Education, 9, 1932, pàg. 1017. DOI: 10.1021/ed009p1017.
  5. Raub, Christoph J.. «The Minting of Platinum Roubles. Part I: History and Current Investigations». Falta indicar la publicació, 48, 2, 2004, pàg. 66–69.
  6. «New Metals in the Uralian Platina». The Philosophical Magazine, 2, 1827, pàg. 391–392.