Ruthenium - nguyên tố được đặt tên theo nước Nga...

Ruthenium là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Ru và số nguyên tử 44. Là một kim loại chuyển tiếp trong nhóm platin của bảng tuần hoàn, ruthenium được tìm thấy trong các quặng platin và được sử dụng như là chất xúc tác trong một số hợp kim platin.



Lịch sử nguyên tố

Rutheni được nhà khoa học Nga là Karl Klaus phát hiện và cô lập năm 1844 tại Đại học Kazan, Kazan. Klaus chỉ ra rằng ruthenium oxide chứa một kim loại mới và thu được 6 gam ruthenium từ phần platin thô không hòa tan trong nước cường toan.

Jöns Berzelius và Gottfried Osann gần như đã phát hiện ra ruthenium năm 1827. Hai người này đã kiểm tra phần cặn bã còn lại sau khi hòa tan platin thô từ dãy núi Ural trong nước cường toan. Berzelius không tìm thấy bất kỳ kim loại không thông thường nào nhưng Osann thì cho rằng ông đã tìm ra ba kim loại mới và đặt tên một trong ba kim loại này là ruthenium (cùng pluranium và polinium).

Tên gọi có nguồn gốc từ Ruthenia, một từ La tinh để chỉ Rus, một khu vực lịch sử mà ngày nay là miền tây Nga, Ukraina, Belarus, một phần Slovakia và Ba Lan. Karl Klaus đặt tên cho nguyên tố như vậy để vinh danh quê hương ông, do ông sinh ra tại Tartu, Estonia, khi đó là một phần của đế quốc Nga.

Cũng có thể là nhà hóa học Ba Lan Jędrzej Śniadecki đã cô lập được nguyên tố số 44 (ông gọi là vestium) từ quặng platin vào năm 1807. Tuy nhiên, công trình của ông đã không bao giờ được xác nhận và sau đó ông đã tự rút yêu cầu về phát kiến của mình.

Đặc trưng

Là một kim loại màu trắng, cứng, nhiều hóa trị, ruthenium là thành viên của nhóm platin, có 4 biến thể kết tinh và không bị xỉn đi ở nhiệt độ bình thường, nhưng bị ôxi hóa dễ dàng trong không khí để tạo thành tetroxide ruthenium (RuO4), một tác nhân ôxi hóa mạnh với các tính chất tương tự như của tetroxide osmium. Rutheni hòa tan trong kiềm nóng chảy, không bị các axít ăn mòn nhưng bị các halogen ăn mòn ở nhiệt độ cao. Một lượng nhỏ ruthenium có thể làm tăng độ cứng của platin và paladium. Khả năng chống ăn mòn của titan tăng lên đáng kể nhờ bổ sung một lượng nhỏ ruthenium.



Kim loại này có thể mạ thông qua mạ điện hay bằng các phương pháp phân hủy nhiệt. Một hợp kim của ruthenium với molypden có tính siêu dẫn ở 10,6 K. Các trạng thái ôxi hóa của ruthenium nằm trong khoảng từ +1 tới +8, và trạng thái -2 cũng đã được biết đến, mặc dù các trạng thái +2, +3 và +4 là phổ biến nhất.

Hóa hữu cơ kim loại

Ruthenium là kim loại rất linh hoạt, có thể dễ dàng tạo ra các hợp chất với các liên kết carbon-ruthenium, do vậy các hợp chất này có xu hướng sẫm màu hơn và phản ứng nhanh hơn so với các hợp chất của osmium. Gần đây, Anthony Hill và đồng nghiệp đã tạo ra các hợp chất của ruthenium trong đó các nguyên tử boron liên kết với nguyê tử kim loại.

Hợp chất hữu cơ kim loại của ruthenium dễ dàng tạo ra là RuHCl(CO)(PPh3)3. Hợp chất này có 2 dạng (màu vàng và màu hồng) là đồng nhất khi chúng hòa tan nhưng khác biệt khi ở trạng thái rắn.

Hợp chất hữu cơ kim loại tương tự như ruthenocen, bis (2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium, dễ dàng tổng hợp ở khối lượng gần định lượng được và có ứng dụng trong ngưng đọng rutheni kim loại pha hơi cũng như trong xúc tác, bao gồm tổng hợp Fischer-Tropsch để tạo ra nhiên liệu lỏng cho ngành vận tải từ monoxide carbon và hydrogen.

Các chất xúc tác quan trọng dựa trên ruthenium, là xúc tác Grubbs và phức chất Roper.

Phòng ngừa
Hợp chất tetroxide ruthenium (RuO4), tương tự như tetroxide osmium, là dễ bay hơi, có độc tính cao và có thể gây nổ nếu như nó tiếp xúc được với các vật liệu dễ cháy. Rutheni không đóng vai trò sinh học gì nhưng có thể làm sạm màu da người, và có thể là chất gây ung thư và tích lũy sinh học trong xương.