रूथेनियम प्लेटिनम समूह की सभी धातुओं में सबसे हल्का और सबसे कम "महान" है। यह शायद सबसे अधिक "बहुसंयोजी" तत्व है (नौ संयोजकता राज्य ज्ञात हैं)। आधी सदी से अधिक के शोध इतिहास के बावजूद, यह आज भी आधुनिक रसायनज्ञों के लिए कई प्रश्न और समस्याएं रखता है। तो एक रासायनिक तत्व के रूप में रूथेनियम क्या है? आरंभ करने के लिए, इतिहास में एक संक्षिप्त विषयांतर।
रहस्यमय और समृद्ध
रूथेनियम की खोज का नाम और इतिहास रूस के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। 20वीं शताब्दी की शुरुआत में, विश्व समुदाय इस खबर से उत्साहित और चिंतित था कि रूसी साम्राज्य में प्लैटिनम के सबसे अमीर भंडार की खोज की गई थी। ऐसी अफवाहें थीं कि यूराल में इस कीमती धातु का निष्कर्षण एक साधारण फावड़े से किया जा सकता है। समृद्ध जमा की खोज के तथ्य की पुष्टि जल्द ही इस तथ्य से हुई कि रूस के वित्त मंत्री ई.एफ. कांकरिन ने प्लैटिनम से सेंट पीटर्सबर्ग टकसाल में सिक्कों की ढलाई पर सर्वोच्च डिक्री भेजी। बाद के वर्षों में, लगभग डेढ़ मिलियन सिक्के (3, 6 और 12 रूबल) प्रचलन में आए, जिसके उत्पादन के लिए 20 टन कीमती धातु खर्च की गई।
"डिस्कवरी" ओज़ान
डेरप्ट-यूरीव्स्की (अब टार्टू) विश्वविद्यालय के प्रोफेसर गॉटफ्राइड ओज़ान ने यूराल कीमती अयस्क की संरचना का अध्ययन शुरू किया। वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि प्लैटिनम तीन अज्ञात धातुओं के साथ है - बहुपद, बहुपद और रूथेनियम - जिनके नाम ओज़ान ने स्वयं दिए थे। वैसे, उन्होंने तीसरे नाम का नाम रूस के नाम पर रखा (लैटिन रूथेनिया से)।
यूरोप भर में ओज़ान के सहयोगी, सबसे आधिकारिक स्वीडिश रसायनज्ञ जेन्स बर्ज़ेलियस के नेतृत्व में, प्रोफेसर की रिपोर्ट के बहुत आलोचक थे। खुद को सही ठहराने के प्रयास में, वैज्ञानिक ने अपने प्रयोगों की एक श्रृंखला दोहराई, लेकिन समान परिणाम प्राप्त करने में असफल रहे।
दो दशक बाद, रसायन विज्ञान के प्रोफेसर कार्ल कार्लोविच क्लॉस (कज़ान विश्वविद्यालय) को ओज़ान के काम में दिलचस्पी हो गई। उन्होंने पुन: परीक्षण के लिए मिंट की प्रयोगशाला से कई पाउंड बचे हुए सिक्के लेने के लिए ट्रेजरी के सचिव की अनुमति प्राप्त की।
कज़ान रासायनिक तत्व रूथेनियम
रूसी शिक्षाविद ए.ई. अर्बुज़ोव ने अपने लेखन में उल्लेख किया है कि उन दिनों एक नए तत्व की खोज करने के लिए, एक रसायनज्ञ को अत्यधिक परिश्रम और दृढ़ता, अवलोकन और अंतर्दृष्टि की आवश्यकता होती है, और सबसे महत्वपूर्ण, एक सूक्ष्म प्रयोगात्मक स्वभाव। उपरोक्त सभी गुण युवा कार्ल क्लॉस में उच्चतम स्तर तक निहित थे।
वैज्ञानिक के शोध का व्यावहारिक महत्व भी था - अयस्क के अवशेषों से शुद्ध प्लेटिनम का अतिरिक्त निष्कर्षण। प्रयोग के लिए अपनी योजना विकसित करने के बाद, क्लॉस ने अयस्क सामग्री को साल्टपीटर और निकाले गए घुलनशील तत्वों के साथ जोड़ा: ऑस्मियम, इरिडियम,पैलेडियम अघुलनशील हिस्सा केंद्रित एसिड ("एक्वा रेजिया") और आसवन के मिश्रण के संपर्क में था। लोहे के हाइड्रॉक्साइड के अवक्षेप में, उसने एक अज्ञात धातु की उपस्थिति की खोज की और इसे पहले सल्फाइड के रूप में और फिर शुद्ध रूप में (लगभग 6 ग्राम) अलग किया। प्रोफेसर ने ओज़ान द्वारा प्रस्तावित नाम को तत्व - रूथेनियम के लिए बरकरार रखा।
खोलें और साबित करें
लेकिन जैसा निकला, रासायनिक तत्व रूथेनियम की खोज की कहानी अभी शुरू ही हुई थी। 1844 में अध्ययन के परिणामों के प्रकाशन के बाद, क्लॉज पर आलोचनाओं की बौछार हो गई। अज्ञात कज़ान वैज्ञानिक के निष्कर्षों को दुनिया के सबसे बड़े रसायनज्ञों द्वारा संदेहपूर्वक प्राप्त किया गया था। यहां तक कि बर्जेलियस को नए तत्व का एक नमूना भेजने से भी स्थिति नहीं बची। स्वीडिश मास्टर के अनुसार, क्लॉस का रूथेनियम केवल "अशुद्ध इरिडियम का एक नमूना" था।
एक विश्लेषणात्मक रसायनज्ञ और प्रयोगकर्ता के रूप में कार्ल कार्लोविच के केवल उत्कृष्ट गुणों और अतिरिक्त अध्ययनों की एक श्रृंखला ने वैज्ञानिक को अपना मामला साबित करने की अनुमति दी। 1846 में, इस खोज को आधिकारिक मान्यता और पुष्टि मिली। उनके काम के लिए, क्लॉस को 10 हजार रूबल की राशि में रूसी विज्ञान अकादमी के डेमिडोव पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। कज़ान प्रोफेसर की प्रतिभा और दृढ़ता के लिए धन्यवाद, रुथेनियम, रूस में खोजा गया पहला तत्व, प्लैटिनोइड्स के रैंक में जोड़ा गया था।
आगे शोध
रूथेनियम के रासायनिक और भौतिक गुणों के अध्ययन में मुख्य समस्या अत्यंत सीमित सामग्री हैपृथ्वी की पपड़ी में यह धातु। उदाहरण के लिए, प्लेटिनम उत्पादन (क्लॉस की कार्यशील सामग्री) के अपशिष्ट में, इसकी सामग्री लगभग 1% है। अधिकांश रासायनिक वैज्ञानिक रूथेनियम को अध्ययन के लिए एक अत्यंत प्रतिकूल पदार्थ के रूप में पहचानते हैं। गतिरोधों की प्रचुरता के कारण अक्सर शोधकर्ता अपने काम को कम या स्थगित कर देते हैं।
सोवियत वैज्ञानिक एसएम स्ट्रोस्टिन ने अपना पूरा जीवन एक "असुविधाजनक" धातु और उसके यौगिकों के गुणों का अध्ययन करने के लिए समर्पित कर दिया। रसायनज्ञ की गतिविधि का मुख्य परिणाम रूथेनियम नाइट्रोसो परिसरों के गुणों के बारे में निष्कर्ष और शुद्ध धातु को यूरेनियम और प्लूटोनियम से अलग करने में उनसे जुड़ी कठिनाइयों के बारे में निष्कर्ष है। एक रासायनिक तत्व के रूप में रूथेनियम क्या है?
भौतिक गुण
रूथेनियम एक धातु है जिसका रंग, प्राप्त करने की विधि के आधार पर, ग्रे-ब्लूश से लेकर सिल्वर-व्हाइट तक होता है। रासायनिक तत्व रूथेनियम की कुछ भौतिक विशेषताएं हमें इसे एक अद्वितीय पदार्थ मानने की अनुमति देती हैं। उच्च भंगुरता के साथ (क्रिस्टल को आसानी से हाथ से पाउडर में पीस लिया जाता है), रूथेनियम में अत्यधिक कठोरता होती है - 6.5 दस-बिंदु खनिज कठोरता पैमाने (मोह स्केल) पर। शायद प्लेटिनम समूह की धातुओं में सबसे हल्की। घनत्व 12.45 ग्राम/सेमी3 है। यह बहुत दुर्दम्य है - तरल अवस्था में संक्रमण का तापमान 2334 ° C है। विद्युत चाप में पिघलने के दौरान, धातु का एक साथ वाष्पीकरण देखा जाता है। खुली हवा में उच्च तापमान कैल्सीनेशन के दौरान, तत्व "अस्थिर" रूप में होता हैटेट्रोक्साइड्स।
रूथेनियम को सुपरकंडक्टर के रूप में वर्गीकृत किया गया है। 0.47 K तक ठंडा होने पर धातु शून्य प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। वैज्ञानिक और व्यावहारिक दृष्टिकोण से इस संपत्ति का बहुत महत्व है। प्लेटिनॉइड के रूप में, रूथेनियम एक बहुत ही रोचक कीमती धातु है।
तत्व आरयू
कज़ान धातु के गुण कई मायनों में VΙΙΙ (प्लैटिनम) समूह के प्रतिनिधियों के लिए विशिष्ट हैं। रूथेनियम आवर्त सारणी का एक रासायनिक तत्व है जिसकी परमाणु संख्या 44 है, जो उच्च जड़ता की विशेषता है। इसमें 92 से 113 तक द्रव्यमान संख्या वाले 7 स्थिर प्राकृतिक और 20 कृत्रिम समस्थानिक हैं।
सामान्य तापमान के तहत, यह ऑक्सीकरण और जंग, एसिड और क्षार के अधीन नहीं है। 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर, यह क्लोरीन के साथ, 930 डिग्री सेल्सियस पर - ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। कुछ धातुओं के साथ, रासायनिक तत्व रूथेनियम इंटरमेटेलिक यौगिक नामक स्थिर मिश्र धातु बनाता है।
अनेक यौगिकों में यह शून्य से आठ तक संयोजकता प्रदर्शित करता है। सबसे महत्वपूर्ण हैं रूथेनियम डाइऑक्साइड और टेट्रोक्साइड, सल्फाइड RuS2 और फ्लोराइड RuF5।
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अपने शुद्ध धात्विक रूप में, इसमें उच्च चयनात्मकता वाले उत्प्रेरक के गुण होते हैं, जो इसे विभिन्न प्रकार के कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। हाइड्रोजन के लिए सर्वश्रेष्ठ शर्बत के रूप में कार्य करता है।
प्रकृति में फैला
रासायनिक तत्व रूथेनियम चरम की विशेषता हैदुर्लभ और प्रकृति में बिखरा हुआ। अपने प्राकृतिक वातावरण में, यह एकमात्र ज्ञात खनिज, लॉराइट बनाता है। यह छोटे लोहे-काले अष्टफलक के रूप में एक ठोस है। सबसे अमीर और सबसे प्रसिद्ध जमा बोर्नियो (कालीमंतन) द्वीप के प्लैटिनम प्लेसर पर स्थित है। रूस में, मध्य और दक्षिणी उरलों में, कोला प्रायद्वीप पर, क्रास्नोयार्स्क और खाबरोवस्क क्षेत्रों में विकास चल रहा है।
अन्य सभी प्राकृतिक यौगिकों में रूथेनियम की मात्रा 0.1% से अधिक नहीं होती है। कुछ तांबे-निकल अयस्कों और अम्लीय आग्नेय चट्टानों में धातु के निशान पाए गए हैं। कुछ पौधों में रूथेनियम को केंद्रित करने और जमा करने की क्षमता होती है, जिनमें से फलियां परिवार के प्रतिनिधि बाहर खड़े होते हैं।
विशेषज्ञों के अनुसार, पृथ्वी की पपड़ी में तत्व की कुल सामग्री 5,000 टन से अधिक नहीं है।
औद्योगिक उत्पादन
तत्व रूथेनियम को महान माना जाता है, और धातु का मुख्य स्रोत प्लेटिनम उत्पादन से प्राप्त अपशिष्ट चट्टान है। रूथेनियम (साथ ही प्लैटिनम) के निष्कर्षण में निर्विवाद नेता दक्षिण अफ्रीका गणराज्य है। इस धातु का विकास और उत्पादन रूस, कनाडा और जिम्बाब्वे द्वारा भी किया जाता है। वैसे, प्लैटिनोइड्स के खोजे गए भंडार के मामले में बाद वाला देश दुनिया में दूसरे स्थान पर है।
बाजार में आपूर्ति की जाने वाली रूथेनियम की मात्रा प्रति वर्ष 17 से 20 टन तक होती है। एक तत्व प्राप्त करने के लिए उत्पादन चक्र लगभग 6 सप्ताह तक रहता है और एक के बाद एक थर्मोकेमिकल प्रतिक्रियाओं की एक सतत श्रृंखला है।
प्राप्त करने की तकनीकरेडियोधर्मी टेक्नेटियम के समस्थानिकों के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा रूथेनियम। लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक शुद्ध और स्थिर धातु का अलगाव, इसके रासायनिक गुणों, अप्रत्याशितता और अपर्याप्त ज्ञान के कारण, अभी भी एक पाइप सपना बना हुआ है।
आवेदन
हालांकि रूथेनियम में महान धातु के सभी गुण पूरी तरह से मौजूद हैं, लेकिन आभूषण उद्योग में इस तत्व का व्यापक वितरण नहीं हुआ है। इसका उपयोग केवल मिश्र धातुओं को मजबूत करने और महंगे गहनों को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए किया जाता है।
रूथेनियम की खपत की मात्रा के संदर्भ में, औद्योगिक क्षेत्र निम्नलिखित क्रम में हैं:
- इलेक्ट्रॉनिक।
- इलेक्ट्रोकेमिकल।
- रासायनिक।
तत्व के उत्प्रेरक गुण उच्च मांग में हैं। इसका उपयोग हाइड्रोसायनिक और नाइट्रिक एसिड के संश्लेषण में, संतृप्त हाइड्रोकार्बन, ग्लिसरीन के उत्पादन और एथिलीन के पोलीमराइजेशन में किया जाता है। धातुकर्म उद्योग में, मिश्र धातु, रासायनिक और यांत्रिक प्रतिरोध को शक्ति प्रदान करने के लिए, जंग-रोधी गुणों को बढ़ाने के लिए रूथेनियम एडिटिव्स का उपयोग किया जाता है। रूथेनियम के रेडियोधर्मी समस्थानिक अक्सर वैज्ञानिकों को उनके शोध में मदद करते हैं।
तत्व के कई यौगिकों का उपयोग अच्छे ऑक्सीकारक और रंजक के रूप में भी किया गया है। विशेष रूप से, क्लोराइड का उपयोग ल्यूमिनेसेंस को बढ़ाने के लिए किया जाता है।
जैविक महत्व
रूथेनियम में जीवित ऊतकों, मुख्य रूप से मांसपेशियों (प्लैटिनम समूह की एकमात्र धातु) की कोशिकाओं में जमा होने की क्षमता होती है। भड़का सकता हैएलर्जी प्रतिक्रियाओं का विकास, आंखों के श्लेष्म झिल्ली और ऊपरी श्वसन पथ पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।
चिकित्सा में, प्रभावित ऊतकों को पहचानने के साधन के रूप में महान धातु का उपयोग किया जाता है। इस पर आधारित दवाओं का उपयोग तपेदिक और मानव त्वचा को प्रभावित करने वाले विभिन्न संक्रमणों के इलाज के लिए किया जाता है। इस कारण से, मानव शरीर में नाइट्रेट्स की अत्यधिक सांद्रता (उच्च रक्तचाप, गठिया, सेप्टिक शॉक और मिर्गी) से जुड़े रोगों के खिलाफ लड़ाई में स्थिर नाइट्रोसो कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए रूथेनियम की क्षमता का उपयोग करना बहुत आशाजनक लगता है।
कौन दोषी है?
हाल ही में, पश्चिमी यूरोपीय वैज्ञानिकों ने इस संदेश के साथ जनता को गंभीर रूप से परेशान किया है कि रूथेनियम Ru106 के रेडियोधर्मी समस्थानिक की सामग्री महाद्वीप पर बढ़ रही है। विशेषज्ञ वातावरण में इसकी स्व-शिक्षा को पूरी तरह से बाहर कर देते हैं। साथ ही एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र से एक आकस्मिक रिहाई, तब से सीज़ियम और आयोडीन के रेडियोन्यूक्लाइड आवश्यक रूप से हवा में मौजूद होंगे, जिसकी पुष्टि प्रायोगिक डेटा से नहीं होती है। किसी भी रेडियोधर्मी तत्व की तरह मानव शरीर पर इस आइसोटोप के प्रभाव से ऊतकों और अंगों का विकिरण होता है, कैंसर का विकास होता है। पश्चिमी मीडिया के अनुसार प्रदूषण के संभावित स्रोत रूस, यूक्रेन या कजाकिस्तान के क्षेत्र में स्थित हैं।
रोसाटॉम के संचार विभाग के एक प्रतिनिधि ने जवाब में कहा कि राज्य निगम के सभी उद्यम काम करते हैं और हमेशा की तरह काम कर रहे हैं. अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (आईएईए) ने अपनी राय में, अपने स्वयं के निगरानी डेटा के आधार पर,रूसी संघ के खिलाफ सभी आरोपों को निराधार बताया।
