Rutenium: ruský kov, ktorý nosi meno Rusi

Vo periodickej tabuľke D. I. Mendelého je prvok s atómovým číslom 44, ktorý má výrazné meno — rutenium. To nie je iba kov platínovej skupiny, ale jediný chemický prvok, ktorý je pomenovaný po Rusku (Ruthenia — latinské meno Rusi). Bol objaven v roku 1844 profesorom Kazanskej univerzity Karlom Karlovicom Klausom a odvtedy pevne vstúpil do dejín vied a techniky. Dnes je rutenium jedným z najteplejších, najtvrdších a najkoróziovateľných materiálov, neoddeliteľný v elektronike, katalýze a dokonca v kosmickom priemysle.

Prečo prvok dostal meno "rutén"?

Meno prvku pochádza zo slova Ruthenia, čo znamená "Rusko" alebo "Ruś". Karl Klaus, prvovýkrytca rutenia, zdôrazňoval, že menoval prvok v pocte svojej domoviny. To bol gest patriota nemeckého pôvodu, ktorý spojil svoj život s Ruskom a chcel uctiť jej meno v periodickej tabuľke.

Prečo má taký poradový číslo?

Poradový číslo prvku v tabuľke Mendelého (44) sa určuje počtom protonov v jadre jeho atómu. Tento číslo jednoznačne identifikuje rutenium ako chemický prvok. Vo periodickej tabuľke je umiestnený v skupine VIIIB, v 5. perióde a patrí do takzvaného triády rutenium-rodій-palládium — skupiny kovov, ktoré sú podobné po chemických vlastnostiach. Mendeléje predvídal existenciu tohto prvku, nechal preň ho prázdnu bunku, ale jeho fyzické objavenie sa stalo skôr než veľký chemik formuloval svůj zákon.

Dejiny objavenia: lekárnik z Kazania

Karl Karlovic Klaus sa narodil v Tartu (dnes) v roku 1796 v rodine maliarstva. V útle stáro sa stratil rodičov a od 14 rokov začal pracovať v lekárni. Nemal gymnaziálne vzdelanie, ale podarilo sa mu získať oprávnenie farmaceutu. Neskôr založil vlastnú lekárňu v Kazani, ale jeho pravou vášňou bola vždy vieda. Účastnil sa botanických výprav po Volgo-Uralských stepách a v 40. roku života začal kariéru v Kazanskej univerzite, kde sa neskôr stal vedúcim chemickej laboratórie.

Vo roku 1841 začal podľa povojenia Ministerstva financií Klaus študovať zvyšky uralejskej platínovej rudy, ktoré sa nahromadili na Petrohradskom mincovnom dvoře. Jeho úlohou bolo nájsť efektívnejšie spôsoby extrakcie drahokamej platiny. V procese dôkladných a nebezpečných experimentov (súčasné slúčeniny rutenia sú veľmi jedovaté) Klaus objavil prítomnosť doteraz neznámeho prvku.

Počas jedného z experimentov Karl Klaus, ktorý mal zvyk ochutnávať získané látky, utrpel silný opar ústnej dutiny spojením rutenia. Našťastie to neobránilo mu dokončiť výskum.

Vo roku 1844 vyčlenil 6 gramov čistého rutenia, podrobil ho podrobnému štúdiu jeho chemických vlastností a určil atómovú hmotnosť. Avšak vedecká spoločnosť, najmä uznávaný švédsky chemik Jens Berzelius, prijala objavenie s nedôverou. Len po tom, čo samotný Berzelius, skontroloval výsledky Klausa, potvrdil ich správnosť, bol rutenium oficiálne uznatý ako nový prvok.

Unikátnosť rutenia: špeciálne vlastnosti a vlastnosti

Rutenium je lesklý stříbrný kov s veľmi vysokou tvrdosťou a křehkosťou. Je veľmi teplotne odolný: jeho teplota tavenia dosahuje 2250°C, teplota varu je približne 4900°C. Je to jeden z najhustších prvokov (12,45 г/см³).

Chemická inertnosť. Kompaktný rutenium sa neokyslie na vzduchu ani pri ohrievaní do 930°C a neprečerpáva sa s silnými kyselinami a zásadami. To ho robí istým aristokratom medzi kovy.

Agresívny oxid. Hlavnou vizitkou rutenia je jeho najvyšší oxid RuO₄. To je zlatistožltý letuchý liečivo, ktoré sa tavoří už pri +25,5°C a varí pri +27°C. Má tak silné oxidačné vlastnosti, že môže vznitiť organické látky, napr. alkohol.

Katalytická aktivita. Rutenium je vynikajúci katalyzátor pre reakcie hydrácie a dehydrácie organických zlúčenín.

Použitie v priemysle a súčasnej vede

Unikátne vlastnosti rutenia robia z neho neoddeliteľnú v najvysokoteknologických odvetviach.

Elektrotechnika a strojárstvo. Spolavočina rutenia s platínou a palládiom sa používa na výrobu odolných elektrických kontaktov v meriacich prístrojoch. Pridanie rutenia výrazne zvyšuje koróziovú odolnosť titánu, čo je požadované v chémickom strojárstve.

Katalyzátory. Rutenium je klúčovým komponentom katalyzátorov v chémickom priemysle. Špeciálny záujem o ňo sa upresnil v posledných rokoch ako jeden z najúčinných katalyzátorov pre reakciu hydrácie — procesu, ktorý je dôležitý pre získanie "zeleného" vodíka a pererobenie biomasy.

Kosmický priemysel. Vysoká teplotná odolnosť a koróziová odolnosť rutenia robia z neho požadovaný v kosmickom priemysle. Napr. spolavočiny s ruteniom sa používajú v systémoch čistenia vody na orbitálnych stanicách.

Supravodivosť. Spolavočiny rutenia s lanthanom, ceriem, skandinávom a itriom majú unikátne supravodivé vlastnosti.

Železiarstvo. Rutenium sa často používa na galvanické pokrytie jubilejných diel z bielého zlata a platiny. To pridáva im špeciálny lesk a chráni pred rýhovaním.

Perspektívy a budúcnosť prvku

Budúcnosť rutenia je priamo súvisiacu s vývojom technológií "zelenej" energie, kosmického priemyslu a katalýzy. S rastúcim požiadavkom na vodíkovú ekonomiku ostáva rutenium jedným z najúčinných katalyzátorov pre elektrolýzu vody a hydráciu organických látok. Viedcovia tiež vedia jeho použitie v výrobe nových vysokopriehľadných materiálov, vysokoteplotných supravodníkov a perspektívnych spolavočín pre extrémne náročné podmienky prevádzky.