Rutenium

Rutenium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Ru en atoomgetal van 44.  Dit is 'n seldsame oorgangsmetaal in die platinumgroep en word aangetref in platinumertse en word gebruik as 'n katalisator in sommige platinumlegerings.

Kenmerkende eienskappe 
Rutenium is 'n polivalente harde wit metaal wat 'n lid is van die platinumgroep, dit het vier kristalmodifikasies en verdof nie by normale temperature nie maar kan wel plofbaar oksideer.  Rutenium los op in gesmelte alkalies, word nie deur sure aangeval nie maar wel deur halogene teen hoë temperature.

Klein hoeveelhede rutenium kan die hardheid van platinum en palladium verhoog.  Die korrosieweerstand van titaan word merkbaar verhoog deur die byvoeging an 'n klein hoeveelheid rutenium.  Die metaal kan geplateer word deur elektroneerslag- of deur termiese ontbindingsmetodes.

Een rutenium-molibdeenlegering is gevind wat supergeleidend is by 10.6 K.  Die oksidasietoestande van rutenium wissel in die bestek van +1 tot +8, 'n -2 toestand is ook bekend, die +2, +3 en +4 toestande is egter die meer algemene toestande.

Gebruike 
Rutenium word gebruik in platinum en paladiumlegerings om die harde verweringsbestande elektriese kontakte te vervaardig.  Dit word ook soms saam met goud gelegeer om juwele te maak.

0.1% Rutenium word by titaan gevoeg om sy korrosieweerstand honderdvoudig te vermeerder.

Daar word ook beplan om Rutenium te gebruik in sommige gevorderde hoë-temperatuur enkelkristal superlegerings, vir gebruik in turbinelemme van stralerenjins.

Viltpenne se punte word dikwels van legerings vervaardig wat rutenium bevat.  Die bekende Parker 51 Viltpen was sedert 1944 met 'n Rutenium punt voorsien wat bestaan het uit 96.2% rutenium en 3.8% iridium.

Rutenium is ook 'n veelsydige katalisator: waterstofsulfied kan met lig ontbind word deur van 'n waterige suspensie van CdS partikels gelaai met ruteniumdioksied gebruik te maak.  Dit kan moontlik 'n nuttige proses wees vir die verwydering van H2S by olieraffinaderye en ander nywerheidsprosesse.

Organometalliese ruteniumkarbene en allenielideenkomplekse het onlangs belofte getoon as baie doeltreffende katalisatore vir olefienmetatese met belangrike toepassings in organiese en farmaseutiese chemie.

Sommige ruteniumkomplekse absorbeer lig regdeur die sigbare spektrum en word aktief ondersoek vir moontlike gebruike in sonenergietegnologie.

Die fluoressensie van sommige ruteniumkomplekse word deur suurstof gedemp, wat daartoe gelei het dat gebruik word in optode sensors vir suurstof.

Ruteniumrooi, [(NH3)5Ru-O-Ru(NH3)4-O-Ru(NH3)5]6+ is 'n biologiese kleurstof wat gebruik word om poli-anioniese gebiede van membrane sigbaar te maak.

Ruteniumgebaseerde komplekse word ook nagevors vir moontlike kankerwerende eienskappe.  Rutenium toon anders as andre tradisionele platinumkomplekse, 'n groter weerstand teen hidrolise en toon 'n meer selektiewe aksie op kwaadaardige gewasse.  NAMI-A en KP1019 is twee medikasies wat tans kliniese ondersoeke teen metastatiese gewasse en kolonkankers ondergaan.

Geskiedenis 
Rutenium is in 1844 ontdek en geïsoleer deur die Russiese wetenskaplike Karl Klaus.  Klaus het getoon dat ruteniumoksied 'n nuwe metaal bevat het en het 6 gram rutenium verkry uit die ru-platinum wat nie opgelos het in aqua regia nie.

Jöns Berzelius en Gottfried Osann het rutenium byna in 1827 ontdek.  Die mans het die oorskot geanaliseer wat oorgebly het nadat ru-platinum uit die Oeral gebergtes in aqua regia opgelos is.  Berzelius kon nie enige ongewone metale opspoor nie maar Osann het gedink dat dit drie nuwe metale bevat het en het een van hulle rutenium genoem.

Die naam is afkomstig van Roethenië die Latynse naam die gebied wat die hedendaagse Oekraïne, Belarus en dele van Rusland, die Baltiese streek, Slowakië, en Pole insluit.  Karl Klaus het die naam gekies ter ere van sy vaderland.  Hy is gebore in Tartu, Estonië toe nog deel van die Russiese Ryk.

Verspreiding

Normale ontginning 
Hierdie element word gewoonlik in ertse saam met ander platinumgroep-metale in die Oeralgebergtes en in Noord- en Suid-Amerika ontgin.  Klein maar kommersieel belangrike hoeveelhede word ook uit pentlandiet vanaf Sudbury, Ontario en uit piroxeniet-neerslae in Suid-Afrika onttrek.

Die metaal word kommersieel ontgin deur 'n komplekse chemiese proses waarin waterstof gebruik word om ammoniumruteniumchloried te reduseer en sodoende 'n poeier agterlaat.  Die poeier word dan poeiermettallurgiese tegnieke saamgebind of deur argon boogsweismetodes.

Vanaf uitgeputte kernbrandstowwe 
Dit is ook moontlik om rutenium vanuit uitgeputte kernbrandstof te onttrek.  Elke kilo fissieprodukte vanuit 235U sal tipies 63.44 gram rutenium-isotope bevat met halfleeftye van meer as 'n dag.

Verbindings 
Ruteniumverbindings se chemiese eienskappe stem dikwels ooreen met dié van osmium en neem ten minste agt oksidasietoestande aan.  Die +2, +3 en +4 toestande is die algemeenste.  Voorbeelde is rutenium(IV)oksied (Ru(IV)O2, Oksidasietoestand +4), dikaliumrutenaat (K2Ru(VI)O4, +6), kaliumperrutenaat (KRu(VII)O4, +7) en ruteniumtetroksied (Ru(VIII)O4, +8).  Verbindings van rutenium met chloor is rutenium(II)chloried (RuCl2) en rutenium(III)chloried (RuCl3).

Isotope 
Rutenium wat natuurlik voorkom bestaan uit sewe isotope.  Die mees stabiele radio-isotope is 106Ru met 'n halfleeftyd van 373.59 dae, 103Ru met 'n halfleeftyd van 39.26 dae en 97Ru met 'n halfleeftyd van 2.9 dae.

Vyftien ander radio-isotpe is al geëien met atoommassas wat wissel tussen 89.93 (90Ru) tot 114.928 (115Ru).  Die meeste van die isotope het halfleeftye van minder as vyf minute buiten 95Ru (halfleeftyd 1.643 uur) en 105Ru (halfleeftyd: 4.44 uur).

Die primêre vervalmodus voor die mees volopste isotoop, 102Ru, is elektronvangs en die primêre modus daarna is beta-emissie.  Die primêre vervalproduk voor 102Ru is tegnesium en die primêre produk daarna is rodium.

Organometaalchemie 
Dit is betreklik maklik om verbindings met koolstof-rutenium bindings te skep, hierdie verbindings neig om donkerder te wees en reageer makliker as die osmiumverbindings.  Professor Tony Hill en sy medewerkers het onlangs daarin geslaag om verbindings van rutenium waar 'n booratoom 'n binding met die metaalatoom vorm.

Die organometaal ruteniumverbinding wat die maklikste gemaak kan word is RuHCl(CO)(PPh3)3.  Die verbinding het twee vorme (geel en pienk) wat identies is wanneer hulle opgelos is maar verskil in die vastetoestand.

'n Organometaalverbinding soortgelyk aan rutenoseen, bis(2,4-dimetielpentadieniel)rutenium, kan geredelik gesintetiseer word en word gebruik in dampfase neerslag van metaalagtige rutenium asook in katalise, insluitende Fischer-Tropsch sintese van voertuigbrandstowwe.

Belangrike katalisatore wat op rutenium gebaseer is, is Grubbs se katalis en Roper se kompleks.

Voorsorgmaatreëls 
Die verbinding ruteniumtetroksied, RuO4, wat soortegelyk is aan osmiumtetroksied, is baie giftig en is plofbaar. Dit word soms as kontrasmiddel in elektronmikroskopie gebruik  Rutenium speel geen belangrike biologiese rol nie maar veroorsaak merkbare vlekke op die menslike vel, kan karsinogenies wees en bio-akkumuleer in beenweefsel.

Verwysings 
 Los Alamos National Laboratory – Artikel oor Rutenium

Eksterne skakels 

 WebElements.com – Artikel oor Rutenium

Chemiese elemente