Rutênio

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Rutênio,  44 Ru
Rutênio meia barra.jpg
Rutênio
Pronúncia/ r θ n i ə m / ​( roo- THEE -nee-əm )
Aparênciabranco prateado metálico
Peso atômico padrão A r, std (Ru) 101.07(2) [1]
Rutênio na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Európio Gadolínio Térbio Disprósio Hólmio Érbio Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Irídio Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radônio
Frâncio Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Amerício Curium Berquélio Californium Einsteinium Férmio Mendelévio Nobélio Lourenço Rutherfordium Dúbnio Seaborgium Bohrium Hássio Meitnério Darmstádio Roentgenium Copérnico Nihonium Fleróvio Moscovium Livermório Tennessee Oganesson
Fe

Ru

Os
tecnéciorutênioródio
Número atômico ( Z )44
Grupogrupo 8
Períodoperíodo 5
Quadra  d-bloco
Configuração eletrônica[ Kr ] 4d 7 5s 1
Elétrons por camada2, 8, 18, 15, 1
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido
Ponto de fusão2607  K (2334 °C, 4233 °F)
Ponto de ebulição4423 K (4150 °C, 7502 °F)
Densidade (perto  da rt )12,45 g/ cm3
quando líquido (em  mp )10,65 g/ cm3
Calor de fusão38,59  kJ/mol
Calor da vaporização619 kJ/mol
Capacidade de calor molar24,06 J/(mol·K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1k 10 mil 100 mil
em  T  (K) 2588 2811 3087 3424 3845 4388
Propriedades atômicas
Estados de oxidação−4, −2, 0, +1, [2] +2, +3 , +4 , +5, +6, +7, +8 (um óxido levemente ácido )
Eletro-negatividadeEscala de Pauling: 2,2
Energias de ionização
  • 1º: 710,2 kJ/mol
  • 2º: 1620 kJ/mol
  • 3º: 2747 kJ/mol
Raio atômicoempírico: 134  pm
Raio covalente146 ± 19h
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de rutênio
Outras propriedades
Ocorrência naturalprimordial
Estrutura de cristalhexagonal compacto (hcp)
Estrutura cristalina hexagonal compactada para rutênio
Velocidade do som haste fina5970 m/s (a 20°C)
Expansão térmica6,4 µm/(m⋅K) (a 25°C)
Condutividade térmica117 W/(m⋅K)
Resistividade elétrica71 nΩ⋅m (a 0 °C)
Pedido magnéticoparamagnético [3]
Suscetibilidade magnética molar+39 × 10 −6  cm3 / mol (298 K) [3]
Módulo de Young447 GPa
Módulo de cisalhamento173 GPa
Módulo em massa220 GPa
Razão de Poisson0,30
Dureza de Mohs6,5
Dureza Brinell2160 MPa
Número CAS7440-18-8
História
Nomeaçãoapós Rutênia , o nome latino do século 19 para a Rússia [a]
Descoberta e primeiro isolamentoKarl Ernst Claus (1844)
Principais isótopos de rutênio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
96 Ru 5,54% estábulo
97 Ru sin 2,9 dias ε 97 Tc
γ
98 Ru 1,87% estábulo
99 Ru 12,76% estábulo
100 Ru 12,60% estábulo
101 Ru 17,06% estábulo
102 Ru 31,55% estábulo
103 Ru sin 39,26 dias β- _ 103 Rh
γ
104 Ru 18,62% estábulo
106 Ru sin 373,59 d β- _ 106 Rh
 Categoria: Rutênio
| referências

O rutênio é um elemento químico de símbolo Ru e número atômico 44. É um metal de transição raro pertencente ao grupo da platina da tabela periódica . Como os outros metais do grupo da platina, o rutênio é inerte à maioria dos outros produtos químicos. O cientista russo de ascendência báltico-alemã Karl Ernst Claus descobriu o elemento em 1844 na Universidade Estadual de Kazan e nomeou o rutênio em homenagem à Rússia . [a] O rutênio é geralmente encontrado como um componente menor dos minérios de platina ; a produção anual passou de cerca de 19toneladas em 2009 [6] para cerca de 35,5 toneladas em 2017. [7] A maior parte do rutênio produzido é usado em contatos elétricos resistentes ao desgaste e resistores de filme espesso. Uma aplicação menor para o rutênio é em ligas de platina e como catalisador químico . Uma nova aplicação do rutênio é como camada de cobertura para fotomáscaras ultravioleta extremas . O rutênio é geralmente encontrado em minérios com outros metais do grupo da platina nos Montes Urais e nas Américas do Norte e do Sul . Quantidades pequenas, mas comercialmente importantes, também são encontradas em pentlandita extraída de Sudbury, Ontário e emdepósitos de piroxenitos na África do Sul . [8]

Características

Propriedades físicas

Cristais cultivados em fase gasosa de metal de rutênio.

O rutênio, um metal branco duro polivalente , é membro do grupo da platina e está no grupo 8 da tabela periódica:

Z Elemento Nº de elétrons/camada
26 ferro 2, 8, 14, 2
44 rutênio 2, 8, 18, 15, 1
76 ósmio 2, 8, 18, 32, 14, 2
108 hássio 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2

Enquanto todos os outros elementos do grupo 8 têm dois elétrons na camada mais externa, no rutênio, a camada mais externa tem apenas um elétron (o elétron final está em uma camada mais baixa). Esta anomalia é observada nos metais vizinhos nióbio (41), molibdênio (42) e ródio (45).

Propriedades químicas

O rutênio tem quatro modificações de cristal e não mancha em condições ambientais; oxida por aquecimento a 800 °C (1.070 K). O rutênio se dissolve em álcalis fundidos para dar rutenatos ( RuO2-4
_
), não é atacado por ácidos (mesmo aqua regia ), mas é atacado por halogênios em altas temperaturas. [8] De fato, o rutênio é mais facilmente atacado por agentes oxidantes. [9] Pequenas quantidades de rutênio podem aumentar a dureza da platina e do paládio . A resistência à corrosão do titânio é acentuadamente aumentada pela adição de uma pequena quantidade de rutênio. [8] O metal pode ser revestido por galvanoplastia e por decomposição térmica. Uma liga de rutênio- molibdênio é conhecida por ser supercondutora em temperaturas abaixo de 10,6 K. [8] O rutênio é o único metal de transição 4d que pode assumir o estado de oxidação do grupo +8, e mesmo assim é menos estável que o congêner ósmio mais pesado: este é o primeiro grupo da esquerda da tabela onde o segundo e o terceiro metais de transição de linha exibem diferenças notáveis ​​no comportamento químico. Como o ferro, mas ao contrário do ósmio, o rutênio pode formar cátions aquosos em seus estados de oxidação mais baixos de +2 e +3. [10]

O rutênio é o primeiro em uma tendência de queda nos pontos de fusão e ebulição e entalpia de atomização nos metais de transição 4d após o máximo visto no molibdênio , porque o subnível 4d está mais da metade cheio e os elétrons estão contribuindo menos para a ligação metálica. ( O tecnécio , o elemento anterior, tem um valor excepcionalmente baixo que está fora da tendência devido à sua configuração de [Kr] 4d 5 5s 2 meio preenchido , embora não esteja tão longe da tendência na série 4d ​​quanto o manganês na 3d série de transição.) [11] Ao contrário do ferro congênere mais leve, o rutênio é paramagnético à temperatura ambiente, pois o ferro também está acima de seu ponto de Curie .[12]

Os potenciais de redução em solução aquosa ácida para alguns íons de rutênio comuns são mostrados abaixo: [13]

0,455 V Ru 2+ + 2e ↔ Ru
0,249 V Ru 3+ + e ↔ Ru 2+
1,120 V RuO 2 + 4H + + 2e ↔ Ru 2+ + 2H 2 O
1,563 V RuO2-4
_
+ 8H + + 4e
↔ Ru 2+ + 4H 2 O
1,368 V RuO-
4
+ 8H + + 5e
↔ Ru 2+ + 4H 2 O
1,387 V RuO 4 + 4H + + 4e ↔ RuO 2 + 2H 2 O

Isótopos

O rutênio de ocorrência natural é composto por sete isótopos estáveis . Além disso, 34 isótopos radioativos foram descobertos. Destes radioisótopos , os mais estáveis ​​são 106 Ru com meia-vida de 373,59 dias, 103 Ru com meia-vida de 39,26 dias e 97 Ru com meia-vida de 2,9 dias. [14] [15]

Quinze outros radioisótopos foram caracterizados com pesos atômicos variando de 89,93 u ( 90 Ru) a 114,928 u ( 115 Ru). A maioria deles tem meia-vida inferior a cinco minutos, exceto 95 Ru (meia-vida: 1,643 horas) e 105 Ru (meia-vida: 4,44 horas). [14] [15]

O modo de decaimento primário antes do isótopo mais abundante, 102 Ru, é a captura de elétrons e o modo primário depois é a emissão beta . O produto de decaimento primário antes de 102 Ru é tecnécio e o produto de decaimento primário depois é ródio . [14] [15]

106 Ru é um produto da fissão de um núcleo de urânio ou plutônio . Altas concentrações de 106 Ru atmosférico detectadas foram associadas a um suposto acidente nuclear não declarado na Rússia em 2017. [16]

Ocorrência

Como o 78º elemento mais abundante na crosta terrestre , o rutênio é relativamente raro, [17] encontrado em cerca de 100  partes por trilhão . [18] Este elemento é geralmente encontrado em minérios com outros metais do grupo da platina nos Montes Urais e nas Américas do Norte e do Sul. Quantidades pequenas, mas comercialmente importantes, também são encontradas em pentlandita extraída de Sudbury , Ontário , Canadá , e em depósitos de piroxenita na África do Sul . A forma nativa de rutênio é um mineral muito raro (Ir substitui parte do Ru em sua estrutura). [19] [20]

Produção

Cerca de 30 toneladas de rutênio são extraídas a cada ano [21] com reservas mundiais estimadas em 5.000 toneladas. [17] A composição das misturas de metais do grupo da platina extraídas (PGM) varia muito, dependendo da formação geoquímica. Por exemplo, os PGMs extraídos na África do Sul contêm em média 11% de rutênio, enquanto os PGMs extraídos na antiga URSS contêm apenas 2% (1992). [22] [23] Rutênio, ósmio e irídio são considerados os metais menores do grupo da platina. [12]

O rutênio, como os outros metais do grupo da platina, é obtido comercialmente como um subproduto do processamento de minério de níquel e cobre e metais de platina. Durante a eletrorrefinação de cobre e níquel, metais nobres como prata, ouro e metais do grupo da platina precipitam como lama anódica , a matéria- prima para a extração. [19] [20] Os metais são convertidos em solutos ionizados por qualquer um dos vários métodos, dependendo da composição da matéria-prima. Um método representativo é a fusão com peróxido de sódio seguida de dissolução em água régia e solução em uma mistura de cloro comácido clorídrico . [24] [25] Ósmio , rutênio, ródio e irídio são insolúveis em água régia e precipitam prontamente, deixando os outros metais em solução. O ródio é separado do resíduo por tratamento com bissulfato de sódio fundido. O resíduo insolúvel, contendo Ru, Os e Ir, é tratado com óxido de sódio, no qual o Ir é insolúvel, produzindo sais de Ru e Os dissolvidos. Após a oxidação aos óxidos voláteis, RuO
4
é separado de OsO
4
por precipitação de (NH 4 ) 3 RuCl 6 com cloreto de amónio ou por destilação ou extracção com solventes orgânicos do tetróxido de ósmio volátil. [26] O hidrogênio é usado para reduzir o cloreto de amônio e rutênio produzindo um pó. [8] [27] O produto é reduzido usando hidrogênio, produzindo o metal como um metal em pó ou esponja que pode ser tratado com técnicas de metalurgia do pó ou soldagem a arco de argônio . [8] [28]

O rutênio está contido no combustível nuclear usado tanto como produto de fissão direta quanto como produto de absorção de nêutrons por produto de fissão de longa duração. 99
Tc
. Depois de permitir que os isótopos instáveisse decomponham, a extração química pode produzir rutênio para uso ou venda em todas as aplicações para as quais o rutênio é usado. [29] [30]

O rutênio também pode ser produzido por transmutação nuclear deliberada de99
Tc
. Dada a meia-vida relativamente longa, alto rendimento do produto de fissão e alta mobilidade química no meio ambiente,99
Tc está entre os não-
actinídeos mais frequentemente propostos para transmutação nuclear em escala comercial.99
Tc tem uma
seção transversal de nêutrons relativamente grande e, dado que o tecnécio não possui isótopos estáveis, uma amostra não se depararia com o problema da ativação de nêutrons de isótopos estáveis. Quantidades significativas de99
Tc
são produzidos tanto pela fissão nuclear quanto pela medicina nuclear, que faz amplo uso de99m
Tc
que decai para99
Tc
. Expondo o99
O alvo de Tc para radiação de nêutrons forte o suficiente acabará por produzir quantidades apreciáveis ​​de Rutênio que podem ser quimicamente separadas e vendidas enquanto se consomem.99
Tc
. [31] [32]

Compostos químicos

Os estados de oxidação do rutênio variam de 0 a +8 e -2. As propriedades dos compostos de rutênio e ósmio são muitas vezes semelhantes. Os estados +2, +3 e +4 são os mais comuns. O precursor mais prevalente é o tricloreto de rutênio , um sólido vermelho que é mal definido quimicamente, mas versátil sinteticamente. [27]

Óxidos e calcogênios

O rutênio pode ser oxidado a óxido de rutênio(IV) (RuO 2 , estado de oxidação +4) que por sua vez pode ser oxidado pelo metaperiodato de sódio ao tetróxido de rutênio tetraédrico volátil amarelo , RuO 4 , um agente oxidante forte e agressivo com estrutura e propriedades análogas ao tetróxido de ósmio . RuO 4 é usado principalmente como intermediário na purificação de rutênio de minérios e resíduos de rádio. [33]

Rutenato dipotássico (K 2 RuO 4 , +6) e perrutenato de potássio (KRuO 4 , +7) também são conhecidos. [34] Ao contrário do tetróxido de ósmio, o tetróxido de rutênio é menos estável e forte o suficiente como agente oxidante para oxidar ácido clorídrico diluído e solventes orgânicos como etanol à temperatura ambiente, e é facilmente reduzido a rutenato ( RuO2-4
_
) em soluções aquosas alcalinas; ele se decompõe para formar o dióxido acima de 100 ° C. Ao contrário do ferro, mas como o ósmio, o rutênio não forma óxidos em seus estados de oxidação +2 e +3 inferiores. [35] O rutênio forma di calcogenetos , que são semicondutores diamagnéticos que cristalizam na estrutura da pirita . [35] O sulfeto de rutênio (RuS 2 ) ocorre naturalmente como o mineral laurito .

Como o ferro, o rutênio não forma prontamente oxoânions e prefere obter altos números de coordenação com íons hidróxido. O tetróxido de rutênio é reduzido pelo hidróxido de potássio diluído a frio para formar perrutenato de potássio preto, KRuO 4 , com rutênio no estado de oxidação +7. O perrutenato de potássio também pode ser produzido pela oxidação do rutenato de potássio, K 2 RuO 4 , com cloro gasoso. O íon perrutenato é instável e é reduzido pela água para formar o rutenato laranja. O rutenato de potássio pode ser sintetizado pela reação do metal rutênio com hidróxido de potássio fundido e nitrato de potássio . [36]

Alguns óxidos mistos também são conhecidos, como M II Ru IV O 3 , Na 3 Ru V O 4 , Na
2
RuV
2
O
7
, e MII
2
LnIII
RuV
O
6
. [36]

Haletos e oxihaletos

O haleto de rutênio mais conhecido é o hexafluoreto , um sólido marrom escuro que derrete a 54°C. Hidrolisa violentamente em contato com a água e facilmente desproporcional para formar uma mistura de fluoretos de rutênio inferior, liberando gás flúor. O pentafluoreto de rutênio é um sólido tetramérico verde escuro que também é facilmente hidrolisado, fundindo a 86,5°C. O tetrafluoreto de rutênio amarelo provavelmente também é polimérico e pode ser formado pela redução do pentafluoreto com iodo . Entre os compostos binários do rutênio, esses altos estados de oxidação são conhecidos apenas nos óxidos e fluoretos. [37]

O tricloreto de rutênio é um composto bem conhecido, existindo na forma α preta e na forma β marrom escura: o trihidrato é vermelho. [38] Dos trihaletos conhecidos, o trifluoreto é marrom escuro e se decompõe acima de 650°C, o tribrometo é marrom-escuro e se decompõe acima de 400°C e o triiodeto é preto. [37] Dos di-haletos, o difluoreto não é conhecido, o dicloreto é marrom, o dibrometo é preto e o diiodeto é azul. [37] O único oxihaleto conhecido é o oxifluoreto de rutênio(VI) verde pálido, RuOF 4 . [38]

Coordenação e complexos organometálicos

Cloreto de tris(bipiridina)rutênio(II).
Fórmula esquelética do catalisador de Grubbs.
O catalisador de Grubbs , que ganhou um Prêmio Nobel para seu inventor, é usado em reações de metátese de alceno .

O rutênio forma uma variedade de complexos de coordenação. Exemplos são os muitos derivados de pentaamina [Ru(NH 3 ) 5 L] n+ que frequentemente existem tanto para Ru(II) quanto para Ru(III). Derivados de bipiridina e terpiridina são numerosos, sendo o mais conhecido o cloreto luminescente de tris(bipiridina)rutênio(II) .

O rutênio forma uma ampla gama de compostos com ligações carbono-rutênio. O catalisador de Grubbs é usado para metátese de alceno. [39] Rutenoceno é análogo ao ferroceno estruturalmente, mas exibe propriedades redox distintas. O pentacarbonil de rutênio líquido incolor converte-se na ausência de pressão de CO no sólido vermelho escuro trirutênio dodecacarbonil . O tricloreto de rutênio reage com o monóxido de carbono para dar muitos derivados, incluindo RuHCl(CO)(PPh 3 ) 3 e Ru(CO) 2 (PPh 3 ) 3 ( complexo de Roper). O aquecimento de soluções de tricloreto de rutênio em álcoois com trifenilfosfinatris(trifenilfosfina)dicloreto de rutênio (RuCl 2 (PPh 3 ) 3 ), que se converte no complexo de hidreto clorohidretotris(trifenilfosfina)rutênio(II) (RuHCl(PPh 3 ) 3 ). [27]

História

Embora as ligas de platina de ocorrência natural contendo todos os seis metais do grupo da platina tenham sido usadas por muito tempo pelos americanos pré-colombianos e conhecidas como um material pelos químicos europeus a partir de meados do século XVI, somente em meados do século XVIII a platina foi identificada como um elemento puro. Que a platina natural continha paládio, ródio, ósmio e irídio foi descoberta na primeira década do século XIX. [40] A platina nas areias aluviais dos rios russos deu acesso a matéria-prima para uso em placas e medalhas e para a cunhagem de moedas de rublo , a partir de 1828. [41] Resíduos da produção de platina para cunhagem estavam disponíveis no Império Russo e, portanto, a maior parte da pesquisa sobre eles foi feita na Europa Oriental.

É possível que o químico polonês Jędrzej Śniadecki tenha isolado o elemento 44 (que ele chamou de "vestium" após o asteróide Vesta descoberto pouco antes) dos minérios de platina sul-americanos em 1807. Ele publicou um anúncio de sua descoberta em 1808. [42] Seu trabalho nunca foi confirmado, no entanto, e mais tarde ele retirou sua alegação de descoberta. [17]

Jöns Berzelius e Gottfried Osann quase descobriram o rutênio em 1827. [43] Eles examinaram os resíduos que foram deixados após a dissolução da platina bruta dos Montes Urais em água régia . Berzelius não encontrou nenhum metal incomum, mas Osann pensou ter encontrado três novos metais, que ele chamou de plurânio, rutênio e polinium. [8] Essa discrepância levou a uma longa controvérsia entre Berzelius e Osann sobre a composição dos resíduos. [5] Como Osann não foi capaz de repetir seu isolamento de rutênio, ele finalmente desistiu de suas reivindicações. [5] [44]O nome "rutênio" foi escolhido por Osann porque as amostras analisadas provinham dos Montes Urais, na Rússia. [45] O próprio nome deriva da palavra latina Ruthenia ; esta palavra foi usada na época como o nome latino para a Rússia. [5] [a]

Em 1844, Karl Ernst Claus , um cientista russo de descendência alemã do Báltico , mostrou que os compostos preparados por Gottfried Osann continham pequenas quantidades de rutênio, que Claus havia descoberto no mesmo ano. [8] [40] Claus isolou o rutênio dos resíduos de platina da produção do rublo enquanto trabalhava na Universidade de Kazan , Kazan , [5] da mesma forma que seu congênere ósmio mais pesado havia sido descoberto quatro décadas antes. [18] Claus mostrou que o óxido de rutênio continha um novo metal e obteve 6 gramas de rutênio da parte da platina bruta que é insolúvel em água régia . [5]Escolhendo o nome para o novo elemento, Claus declarou: "Eu nomeei o novo corpo, em homenagem à minha pátria, rutênio. Eu tinha todo o direito de chamá-lo por esse nome porque o Sr. Osann renunciou ao seu rutênio e a palavra ainda não existe em química." [5] [46] Ao fazê-lo, Claus iniciou uma tendência que continua até hoje - nomear um elemento com o nome de um país. [47]

Aplicativos

Aproximadamente 30,9 toneladas de rutênio foram consumidas em 2016, sendo 13,8 em aplicações elétricas, 7,7 em catálise e 4,6 em eletroquímica. [21]

Por endurecer as ligas de platina e paládio, o rutênio é utilizado em contatos elétricos , onde uma película fina é suficiente para atingir a durabilidade desejada. Com propriedades semelhantes e menor custo que o ródio, [28] os contatos elétricos são um dos principais usos do rutênio. [19] [48] A placa de rutênio é aplicada ao contato elétrico e ao metal base do eletrodo por galvanoplastia [49] ou pulverização catódica . [50]

Dióxido de rutênio com rutenatos de chumbo e bismuto são usados ​​em resistores de chip de filme espesso. [51] [52] [53] Essas duas aplicações eletrônicas respondem por 50% do consumo de rutênio. [17]

O rutênio raramente é ligado a metais fora do grupo da platina, onde pequenas quantidades melhoram algumas propriedades. A maior resistência à corrosão nas ligas de titânio levou ao desenvolvimento de uma liga especial com 0,1% de rutênio. [54] O rutênio também é usado em algumas superligas avançadas de cristal único de alta temperatura , com aplicações que incluem as turbinas em motores a jato . Várias composições de superligas à base de níquel são descritas, como EPM-102 (com 3% de Ru), TMS-162 (com 6% de Ru), TMS-138, [55] e TMS-174, [56] [57] o último dois contendo 6% de rênio . [58] Caneta-tinteiroas pontas são frequentemente cobertas com liga de rutênio. A partir de 1944, a caneta-tinteiro Parker 51 foi equipada com a ponta "RU", uma ponta de ouro 14K com 96,2% de rutênio e 3,8% de irídio . [59]

O rutênio é um componente de ânodos de óxido metálico misto (MMO) usado para proteção catódica de estruturas subterrâneas e submersas e para células eletrolíticas para processos como geração de cloro a partir de água salgada. [60] A fluorescência de alguns complexos de rutênio é extinta pelo oxigênio, encontrando uso em sensores optode para oxigênio. [61] Rutênio vermelho , [(NH 3 ) 5 Ru-O-Ru(NH 3 ) 4 -O-Ru(NH 3 ) 5 ] 6+ , é um corante biológico usado para corar polianiônicosmoléculas como pectina e ácidos nucléicos para microscopia de luz e microscopia eletrônica . [62] O isótopo de decomposição beta 106 do rutênio é usado na radioterapia de tumores oculares, principalmente melanomas malignos da úvea . [63] Complexos centrados no rutênio estão sendo pesquisados ​​para possíveis propriedades anticancerígenas. [64] Em comparação com os complexos de platina, os de rutênio apresentam maior resistência à hidrólise e ação mais seletiva sobre os tumores. [ citação necessária ]

O tetróxido de rutênio expõe impressões digitais latentes ao reagir em contato com óleos graxos ou gorduras com contaminantes sebáceos e produzir pigmento de dióxido de rutênio marrom/preto. [65]

Nanotubos de haloisita intercalados com nanopartículas catalíticas de rutênio. [66]

Catálise

Muitos compostos contendo rutênio exibem propriedades catalíticas úteis. Os catalisadores são convenientemente divididos entre aqueles que são solúveis no meio reacional, catalisadores homogêneos , e aqueles que não são, que são chamados de catalisadores heterogêneos .

Catálise homogênea

Soluções contendo tricloreto de rutênio são altamente ativas para metátese de olefinas . Tais catalisadores são usados ​​comercialmente para a produção de polinorborneno, por exemplo. [67] Complexos bem definidos de carbeno e alquilideno de rutênio mostram reatividade semelhante, mas são usados ​​apenas em pequena escala. [68] Os catalisadores de Grubbs, por exemplo, têm sido empregados na preparação de drogas e materiais avançados.

Reação de polimerização de metátese de abertura de anel catalisada por RuCl 3 dando polinorborneno ..

Os complexos de rutênio são catalisadores altamente ativos para hidrogenações de transferência (às vezes chamadas de reações de "empréstimo de hidrogênio"). Complexos quirais de rutênio, introduzidos por Ryoji Noyori , são empregados para a hidrogenação enantiosseletiva de cetonas , aldeídos e iminas . [69] Um catalisador típico é (cimeno)Ru(S,S-Ts DPEN ): [70] [71]

Síntese de ( R , R )-hidrobenzoína catalisada por [RuCl( S , S - TsDPEN)(cimeno)] (rendimento 100%, ee >99%)

Um Prêmio Nobel de Química foi concedido em 2001 a Ryōji Noyori por contribuições para o campo da hidrogenação assimétrica .

Catálise heterogênea

Catalisadores de cobalto promovidos por rutênio são usados ​​na síntese de Fischer-Tropsch . [72]

Aplicações emergentes

Alguns complexos de rutênio absorvem luz em todo o espectro visível e estão sendo ativamente pesquisados ​​para tecnologias de energia solar . Por exemplo, compostos à base de rutênio têm sido usados ​​para absorção de luz em células solares sensibilizadas por corantes , um novo e promissor sistema de células solares de baixo custo . [73]

Muitos óxidos à base de rutênio mostram propriedades muito incomuns, como um comportamento de ponto crítico quântico , [74] supercondutividade exótica (em sua forma de rutenato de estrôncio ), [75] e ferromagnetismo de alta temperatura . [76]

Aplicações de rutênio em microeletrônica

Consumindo cerca de 180 milhões de onças por ano (1998), a microeletrônica é o principal uso do rutênio. [24] O metal Ru é particularmente não volátil, o que é vantajoso em dispositivos. Ru e seu principal óxido RuO 2 têm resistividades elétricas comparáveis. [77] O cobre pode ser galvanizado diretamente no rutênio, [78] Aplicações particulares incluem camadas de barreira , portas de transistor e interconexões. [79] Filmes de Ru podem ser depositados por deposição de vapor químico usando complexos voláteis como tetróxido de rutênio e o composto organorutênio ( ciclohexadieno )Ru(CO) 3. [80]

Efeitos na saúde

Pouco se sabe sobre os efeitos do rutênio na saúde [81] e é relativamente raro que as pessoas encontrem compostos de rutênio. [82] O rutênio metálico é inerte (não é quimicamente reativo ). [81] Alguns compostos como o óxido de rutênio (RuO 4 ) são altamente tóxicos e voláteis. [82]

Veja também

Notas

  1. ^ a b c Era comum dar nomes latinos a elementos recém-descobertos (por exemplo, lutécio e háfnio , ambos descobertos no início do século 20, são nomeados após os nomes latinos de Paris e Copenhague ). Claus escolheu nomear o elemento "em honra da minha pátria", [4] e Claus era um súdito russo; como tal, ele escolheu o nome latino para a Rússia usado na época, Rutênia , como base para seu nome. [5]
    Em latim contemporâneo (assim como em inglês contemporâneo), a Rússia é geralmente referida como Rússia , e o nome Rutênia significa uma regiãodentro e ao redor do Oblast de Zakarpattia, no oeste da Ucrânia .

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Bibliografia

Links externos