АННОТАЦИЯ

Свое название рутений получил по имени страны, в которой был от­крыт. Рутения по-латыни означает — Россия.

Чрезвычайная редкость этого элемента и трудность его получения в сколько-нибудь значительных количествах не позволяли широко при­менять его для технических целей и поэтому изучение химии рутения- и исследование его сплавов велись весьма ограниченно и носили непла­номерный характер. С открытием сульфидных медно-никелевых руд Канады и нашего Севера рутений, как и другие металлы платиновой группы, стал добываться в сравнительно больших количествах, и воп­рос о техническом применении рутения в настоящее время может и должен быть решен положительно. Изучение свойств рутения, иссле­дование его химических соединений и сплавов поэтому представляет народно-хозяйственный интерес.

ОГЛАВЛЕНИЕ

АННОТАЦИЯ………………………………………………………………..……3

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..………4

1 ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ…………………………………………..………5

1.1 История открытия…………………………………………………………5

1.2 Месторождения и распространение в природе ………………..……7

1.3 Физические свойства…………………………………………….….…10

1.4 Изотопы…………………………………………………………….……10

1.5 Извлечение и очистка……………………………………………..……11

2 СТРОЕНИЕ РУТЕНИЯ……………………………………………………..…15

2.1 Поверхность Ферми Рутения……………………………………..……15

2.2 Кристаллическая структура рутения…………………………………16

2.3 Полиморфизм рутения………………………...........………………….18

2.4 Механические свойства и пластическая деформация рутения….…19

3 ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ ………………………………….25

4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ………………………….…….31

5 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ……………….………34

6 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ …………………………..……35

7 ЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ ………………………….…36

8 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ ………………………….……37

9 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РУТЕНИЯ……………………………………38

9.1 Химические свойства металлического рутения………………………38

9.2 Бинарные соединения рутения…………………………………………39

9.3 Комплексные соединения рутения……………………………………41

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..48

ВВЕДЕНИЕ

В связи с решением проблемы создания материалов для новой техники коррозионно-стойкие и тугоплавкие металлы плати­новой группы (в частности, рутений) и их сплавы привлекают к себе большое внимание.

Основными потребителями благородных металлов в современ­ной технике являются химическая и электротехническая промыш­ленность, автоматика и измерительная техника, радиотехника и электроника.

В специальном приборостроении наряду с задачей' создания новых сплавов с особыми свойствами ставится задача замены де­фицитных платины, родия, иридия и их сплавов на более доступ­ные материалы.

Рутений занимает место в VIII группе Периодической системы Д. И. Менделеева и, следовательно, имеет такое же строение внешней электронной оболочки, как платина, иридий и другие элементы этой группы, а так как электронное строение элементов определяет физико-химические свойства металлов, то рутений обладает всеми свойствами, присущими металлам платиновой группы - тугоплавкостью, высокими прочностными свойствами, высокой коррозионной стойкостью и т. д., и является наряду с палладием самым доступным и дешёвым.

Хотя систематическое исследование сплавов рутения началось сравнительно недавно, но уже к настоящему времени сплавы ру­тения нашли широкое применение. Так, рутений является одним из эффективных упрочнителей платины и палладия. Добавки ру­тения к некоторым металлам улучшают их свойства: 0,1 — 1% рутения повышает обрабатываемость выплавленного в дуговой печи молибдена, добавка 0,1% рутения к титану повышает его корро­зионную стойкость в восстановительных средах в 100 раз. Большой интерес представляют рутениевые катализаторы.

Однако все возможности использования рутения не выявлены полностью, так как химия рутения и его сплавов изучена недоста­точно.

В настоящее время ни в отечественной, ни в зарубежной лите­ратуре не имеется систематического обзора по химии рутения, включающего последние литературные данные. В книгах: «Химия рутения» под ред. проф. О. Е. Звягинцева, 1965 г. и «Металлове­дение платиновых металлов» Е. М. Савицкого, В. П. Поляковой и др., 1975 г. отражены лишь некоторые вопросы химии и метал­ловедения рутения.

1 Платиновые металлы

1. История открытия

Шесть элементов - рутений, осмий, родий, иридий, пал­ладий и платина известны под названием платиновые металлы.

В 1901 г. появилось сообщение Бертло о том, что фрагмент найденного в Фивах (Верхний Египет) ларца, датируемого семнадцатым веком до новой эры, изготовлен из платины. Одна сторона ларца была покрыта иероглифами из золота, другая — иероглифами из серебра. Более тща­тельное изучение показало, что один из иероглифов был сделан не из серебра, а из самородной платины, содержа­щей небольшие количества золота и иридия. По мнению Бертло, маловероятно, что египетский ремесленник заметил разницу между этим металлом и серебром, из которого изготовлены остальные иероглифы. Несколько аналогичных находок среди поделок древних египтян описаны Лукасом, тем не менее, не существует убедительных доказательств, что какой-либо из платиновых металлов был им известен.

Индейцы Эквадора использовали самородную платину еще до появления там конкистодоров и, возможно, за пол ­столетия до завоевания этой территории инками. Из само­родной платины или из ее сплава с золотом индейцы дела­ли изящные украшения, многие из них изготовлены из зо­лота и покрыты с одной стороны платиновым сплавом. В 1557 году итальянский ученый поэт Скалигер писал о неплавком металле с прииска в Гондурасе, области между Мексикой и Дарьеном (Панама). В этом районе платина не встречается, но она вполне могла быть у населения этой части Испанской Индии. Впервые вполне определенно о платине сообщил Де Уллоа испанский морской офицер и ученый, сопровождавший экспедицию в Кито, посланную Парижской академией наук для измерения дуги меридиа­на на экваторе. В отчете об экспедиции, опубликованном в 1748 г., Де Уллоа описал не поддающийся обработке ме­талл, называемый platina, который добывают на приисках в районе Чоко в Новой Гранаде (Колумбия). По его сооб­щению, отделять платину от золота, совместно залегающего с ней в россыпях в виде мелких зерен, было трудоемко и дорого, а так как платины в руде было много, то руда фак­тически теряла всякую ценность.

Вначале испанцы называли этот металл platina del Pinto (серебрецо из Пинто), поскольку впервые платина была обнаружена в песке Рио-ди-Пинто, вероятно приток „ реки Сан-Хуан, в районе Чоко области Попаян, а также ого bianco (белое золото) и juan bianco. Кроме того, в Евро­пе платину называли восьмым металлом, поскольку к тому времени было известно только семь металлов: золото, се­ребро, ртуть, медь, железо, олово и свинец; эти семь ме­таллов были известны с древности.

Установлена эле­ментарная природа платины, во многих языках название этого элемента постепенно перешло из женского рода в сред­ний или мужской: в латинском и английском языках на­звание platina перешло в platinum, во французском 1а platine трансформировалось в le platine, в немецком die Platina в das Platin, в испанском la platina смени­лось на el platino. Эти изменения произошли по той при­чине, что названия минералов в романо-германских языках обычно бывают женского рода, а названия элементов - мужского или среднего.

В Англию первые образцы платины доставил в 1741 г. Вуд, занимавшийся выплавкой руды на Ямайке; он при­обрел их в Картахене в Новой Гранаде. В Европе новый металл вызвал значительный интерес; его свойства изу­чали многие талантливые химики Англии, Швеции, Гер­мании, Франции и Испании. Оказалось, что металл трудно обрабатывать из-за его тугоплавкости; попытки получить металл в ковком состоянии не привели к успеху из-за присутствия в нем примесей железа и меди. В 1785 г. Ша-Бено и Фаусто Де Эльхуар, возглавлявшие кафедры физики и химии в университете г. Вергары в Испании, открыли ме­тод получения значительных количеств ковкой платины, и уже в 1789 г. король Испании Карл III подарил римскому

папе Пию VI изысканно украшенный кубок весом 1,71 кг, изготовленный целиком из платины; теперь этот кубок на­ходится в сокровищнице собора св. Петра. Потребность в платине возросла настолько, что в 1788 г. в районе Чоко было собрано 1426 кг сырой платины и отправлено на мо­нетные дворы Испании.

В 1805 г. в Лондоне Волластон приготовлял ковкую платину с помощью усовершенствованного процесса, вклю­чавшего горячую ковку очищенного металла. Волластону удавалось вытягивать платину в проволоку диаметром 0,0013 мм, кроме того, он изготовлял платиновые сосу­ды для концентрирования серной кислоты. Один из таких сосудов весил 12,7 кг, а объем его составлял 13,6 л. Изу­чая методы очистки платины, Волластон в 1803 г. выделил палладий из маточного раствора, остающегося после осаж­дения хлоридом аммония платины в виде хлороплатината из раствора в царской водке; новый металл был назван по имени астероида Паллады, открытого в 1802 г. В 1804 г. Волластон выделил из платиновой руды другой элемент, который он .назвал родием (от греческого ρόδγ - роза), так как соединения этого элемента окрашены в красный цвет.

В 1803 г. Колле-Декотиль выделил новый элемент из порошка, остающегося после обработки сырой платины царской водкой. В том же году де Фуркруа и Вокелен также сообщили о выделении этого нового элемента. В следующем году Теннант установил, что на самом деле в нерастворимом черном порошке, который остается после обработки сырой платины царской водкой, содержится не один, а два новых элемента.

Один из них Теннант назвал иридием (от латин­ского iris - радуга: соединения этого элемента окрашены в самые разные цвета), а другой - осмием (от греческого δσϻή - запах, поскольку его летучая окись имеет харак­терный запах).

В 1827 г. Озанн заявил об открытии трех новых эле­ментов: плурана, рутена и полина, которые, по его утвер­ждению, были выделены из остатков после извлечения пла­тины из уральской руды. В 1844 г. Клаус, профессор химии Казанского университета, показал, что препарат окиси ру­тения Озанна был весьма нечистым, но все же действи­тельно содержал новый элемент, который вне зависимости от

Озанна Клаус назвал рутением (от латинского Ruthenia — Россия). Клаус сплавлял в серебряном тигле остатки, по­лучающиеся при первичной очистке платины и состоящие в основном из осмистого иридия, с поташом и селитрой, растворял остывший плав в воде и обрабатывал получаю­щийся раствор азотной кислотой, в результате выпадал черный осадок окислов осмия и рутения. Из этого осадка при перегонке с царской водкой отгонялась черырехокись осмия. В результате обработки остатка от перегонки хлоридом аммония был получен хлорорутенат аммония, при нагревании которого образовалось 6 г металлического рутения.

Истории платиновых металлов посвящено очень много работ: первое такое сообщение появилось еще в 1763 году. Интересное и подробное исследование истории откры­тия платиновых металлов опубликовано в 1960 г. Мак-До­нальдом .