У дома Всички останали Къде се намира рутеният? Какво трябва да знаем за рутения. Казват, че рутеният идва от космоса - вярно е

Къде се намира рутеният? Какво трябва да знаем за рутения. Казват, че рутеният идва от космоса - вярно е

« »

Сергеева Екатерина Юриевна

Държавна автономна образователна институция "Чистополски политехнически колеж"

Ръководител Йоничева А.Л.

АНОТАЦИЯ

В тази работа се интересувах от историята на откриването, свойствата и възможните области на приложение на химичния елемент Рутений, който беше открит от Карл Карлович Клаус в химическата лаборатория на Казанския университет и с право може да се нарече Казански химичен елемент. 2011 г. беше обявена от ЮНЕСКО за година на химията, студентите от Казан и Република Татарстан трябва да помнят това изключително изключително събитие в повече от 1000-годишната история на град КазанИ единственият човек в Русия, К. К. Клаус, открил естествен химичен елемент, особено след като той с право се счита за един от основателите на Казанската химическа школа.

Тази тема ни се стори интересна и актуална и защото

Рутеният е един от представителите на платиновите метали, но е най-скоро откритият. Откриването на рутения представлява големи трудности.

За да се открие нов елемент от групата на платината - рутений - по времето на Клаус, човек трябваше да има изключителна наблюдателност, проницателност, упорит труд, постоянство и фино експериментално изкуство. Клаус, един от първите блестящи представители на химическата наука в младия тогава Казански университет, притежаваше всички тези качества във висока степен.

При изучаването на проблема използвахме материали от интернет ресурса: уебсайта World of Chemistry, Wiktionary, Popular Library of Chemical Elements, Publishing House Nauka, 2011.

По време на седмицата на природните науки проведохме (наред с други събития) научно-практическа конференция: „Великите химици и техните открития“, на която бяха представени изследователски работи и редица презентации, които се превърнаха в добра помощ в работата на учителите и интереса на учениците към изучаването на химия и други природни дисциплини.

Казански химичен елемент (рутений)

„За да се открие нов елемент от групата на платината, рутений, по времето на Клаус, човек трябваше да има изключителна наблюдателност, проницателност, упорит труд, постоянство и фино експериментално изкуство. Клаус, един от първите блестящи представители на химическата наука в младия тогава Казански университет, притежаваше всички тези качества във висока степен.

Академик А.Е. Арбузов

История на откриването на рутений

Рутеният е първият химичен елемент, открит от руския химик Карл Карлович Клаус. Рутеният е представител на платиновите метали и е последният открит.

Изследването е извършено от А. Снядецки, поляк по националност, и руския учен К.К. Клаус. Голяма помощ на учения оказва Е.Ф. Канкрин, който по това време заемаше поста министър на финансите

К.К. Клаус

Именно той предостави на Клаус останките от необработена платина, от която ученият изолира платина, както и други метали: родий, паладий, иридий и осмий. В допълнение към тези метали той изолира и смес от други, които според Клаус трябва да съдържат ново, все още неизвестно вещество. Химикът повтори експериментите на G.V. Озан, а след това, след като разработи свой собствен експериментален план, получи нов химичен елемент, рутений. И отново изпрати писмо до И. Берцелий, но той, както и първия път, не се съгласи с аргументите на Клаус. Но руският химик не обърна внимание на аргументите на Берцелий и доказа, че е открил нов химичен елемент от групата на платината. И през 1845 г. Берцелиус признава откритието на рутения.

Химичен елемент е кръстен на Русия (латинското име на Русия е Ruthenia)

По искане на Министерството на финансите професорът от Казанския университет Карл Карлович Клаус през 1841 г. започва да търси начин за обработка на останките от платинени руди, натрупани в монетния двор в Санкт Петербург, за да се извлече по-пълно платината. Година по-рано, с усилията на ректора Лобачевски, за химическата лаборатория е построена отделна двуетажна сграда с огромен сутерен, оборудван с най-модерно оборудване.

Клаус установява състава на остатъците от платинова руда и разработва методи за разделяне и получаване на чисти платинени метали. Клаус трябваше да преодолее изключителни експериментални трудности, предвид нивото на познанието по това време. Освен това работата беше опасна за здравето, тъй като по време на обработката на рудите се образуваха изключително токсични вещества.

Сред изолираните компоненти Клаус открива неизвестен досега метал. Той изучава свойствата както на самия метал, така и на неговите съединения, определя атомното му тегло с особено внимание и разработва метод за неговото изолиране и пречистване. През 1844 г. Клаус публикува своите резултати, като наименува новия химически елемент рутений на името на Русия. Световната научна общност първоначално прие това откритие със съмнение, тъй като много елементи бяха „открити“ по погрешка.

Едва през 1846 г., когато Клаус публикува нова статия за по-нататъшно изследване на рутения, откритието му е универсално прието. Скоро казанският професор получава наградата Демидов от Руската академия на науките за изследвания в областта на платиновите метали. Стойността му от 10 000 рубли тогава беше много по-голяма от сегашната Нобелова награда.

Химическа лаборатория на Казанския университет, където Клаус работи през 1842 г. Сто години по-късно в тази зала започва работа бъдещият Курчатовски институт.

Получаване на рутений

Разделянето на платиновите метали и получаването им в чист вид (рафиниране) е много трудна задача, изискваща много труд, време, скъпи реактиви, както и високо умение руди. В резултат на сложната им обработка се топят така наречените „груби” метали - замърсени никел и мед. При електролитното им рафиниране благородните метали се натрупват под формата на анодна утайка, която се изпраща за рафиниране.

Значителен източник на рутений за извличането му е отделянето му от ядрените фрагменти на ядрени материали (плутоний, уран, торий), където съдържанието му достига 250 грама на тон „изгоряло” ядрено гориво.

Физични свойства на рутения.

По огнеупорност (топилка 2250 °C) рутеният отстъпва само на няколко елемента - рений, осмий, волфрам.

Най-ценните свойства на рутения са огнеупорност, твърдост, химическа устойчивост и способността да ускорява определени химични реакции. Най-типичните съединения са тези с валентност 3+, 4+ и 8+. Склонен да образува комплексни съединения. Използва се като катализатор, в сплави с платинени метали, като материал за остри върхове, за контакти, електроди и в бижутерията.

Химични свойства на рутения.

Рутеният и осмият са крехки и много твърди. Когато са изложени на кислород и силни окислители, те образуват оксидите RuO4 и OsO4. Това са топими жълти кристали. Парите и на двете съединения имат силна, неприятна миризма и са силно отровни. И двете съединения лесно отделят кислород, като се редуцират до RuO2 и OsO2 или до метали. С алкали RuO4 дава соли (рутенати). Изследванията на рутения поставят три предизвикателства пред химиците днес:

Задача No1: Как да се отървем от рутений?

Рутеният има много ценни и интересни свойства. По много механични, електрически и химични характеристики може да се конкурира с много метали и дори с платина и злато. Въпреки това, за разлика от тези метали, рутеният е много крехък и затова все още не е възможно да се направят никакви продукти от него. Задача № 1 е възложена на учените по ядрени технологии.

Радиоактивни изотопи на рутений не съществуват в природата, но те се образуват в резултат на деленето на уранови и плутониеви ядра в реактори на атомни електроцентрали, подводници, кораби и при експлозии на атомни бомби. От теоретична гледна точка този факт определено е интересен. Той дори има специална „жар“: мечтата на алхимиците се сбъдна - неблагородният метал се превърна в благороден. Всъщност в наши дни заводите за производство на плутоний изхвърлят десетки килограми от благородния метал рутений. Но практическата вреда, причинена от този процес на ядрената технология, не би си струвала, дори ако беше възможно целият рутений, произведен в ядрените реактори, да се използва добре.

Защо рутеният е толкова вреден?

Едно от основните предимства на ядреното гориво е неговата възпроизводимост. Както е известно, когато уранови блокове се "изгарят" в ядрени реактори, се образува ново ядрено гориво - плутоний. В същото време се образува „пепел“ - фрагменти от деленето на уранови ядра, включително изотопи на рутений. Пепелта, разбира се, трябва да се отстрани.

Рутеният започва постепенно да мигрира в земята, създавайки опасност от радиоактивно замърсяване на големи разстояния от резервоара. Същото се случва, когато фрагменти са заровени в мини на голяма дълбочина. Радиоактивният рутений, който има (под формата на водоразтворими нитрозосъединения) изключителна мобилност, или по-правилно, способност за миграция, може да пътува много далеч с подпочвените води.

Физиците, химиците, технолозите и особено радиохимиците в много страни обръщат голямо внимание на борбата с радиоактивния рутений. На I и II международни конференции за мирно използване на атомната енергия в Женева няколко доклада бяха посветени на този проблем. Все още обаче няма причина борбата с рутения да се смята за успешна и, очевидно, химиците ще трябва да работят още много, за да може този проблем да бъде прехвърлен в категорията на окончателно решен.

Задача № 2: по-нататъшно изучаване на химията на рутения и неговите съединения.

Изключителната актуалност на задача № 1 принуждава изследователите да навлизат все по-дълбоко в химията на рутения и неговите съединения.

Рутеният е рядък и много микроелемент. Това е единственият известен минерал, който се образува в естествени условия. Това е laurite RuS 2 – много твърдо, тежко, черно вещество, което се среща изключително рядко в природата. В някои други природни съединения рутеният е просто изоморфен примес, чието количество, като правило, не надвишава десети от процента. Малки примеси на рутениеви съединения са открити в медно-никелови руди на канадското находище Седбъри, а след това и в други мини.

Едно от най-забележителните химични свойства на рутения са неговите много валентни състояния. Лесният преход на рутения от едно валентно състояние в друго и изобилието от тези състояния водят до изключителната сложност и оригиналност на химията на рутения, която все още е пълна с много бели петна.

Съветският учен Сергей Михайлович Старостин посвети целия си живот на изучаване на химията на рутения и неговите съединения. Именно той установи, че огромните трудности, които възникват при отделянето на рутений от плутоний и уран, са свързани с образуването и свойствата на рутениеви нитрозокомплекси.

Някои учени предполагат, че ще бъде възможно да се изолират неорганични полимери на базата на рутениеви нитрозо комплекси.

Преди няколко десетилетия рутениевите комплекси предоставиха важна услуга на теорията на химията, превръщайки се в отличен модел, с който Вернер създаде своята известна теория за координация. Може би полимерните съединения на рутения ще послужат като модел за създаване на теорията за неорганичните полимери.

Предизвикателство #3: Използване на рутений

Къде се използва рутеният и какви са перспективите за неговото използване?

Рутеният, подобно на платината и паладия, има каталитични свойства, но често се различава от тях с по-голяма селективност и селективност. Хетерогенната катализа използва метала рутений и неговите сплави. Най-ефективните катализатори се получават чрез отлагане на рутений върху различни носители със силно развити повърхности. В много случаи се използва заедно с платина, за да се увеличи нейната каталитична активност. Сплав от родий, рутений и платина ускорява окисляването на амоняка при производството на азотна киселина. Рутеният се използва за синтеза на циановодородна киселина от амоняк и метан, за получаване на наситени въглеводороди от водород и въглероден оксид. В чужбина е патентован метод за полимеризация на етилен върху рутениев катализатор.

Рутениевите катализатори са станали важни за реакцията на получаване на глицерол и други многовалентни алкохоли от целулоза чрез хидрогениране.

Органометалните съединения на рутения се използват в хомогенна катализа за различни реакции на хидрогениране и по отношение на селективност и каталитична активност не са по-ниски от признатите катализатори на базата на родий.

Основното предимство на рутениевия катализатор е неговата висока селективност. Именно това позволява на химиците да използват рутений за синтезиране на голямо разнообразие от органични и неорганични продукти. Рутениевият катализатор започва сериозно да се конкурира с платина, иридий и родий.

Елемент № 44 е малко по-малко способен в металургията, но се използва и в тази индустрия. Малки добавки на рутений обикновено повишават устойчивостта на корозия, здравината и твърдостта на сплавта. Най-често се въвежда в метали, от които се правят контакти за електротехника и радио оборудване. Сплав от рутений и платина е намерила приложение в горивните клетки на някои американски изкуствени спътници на Земята. Сплавите на рутений с лантан, церий, скандий и итрий имат свръхпроводимост. Термодвойките, направени от сплав от иридий и рутений, могат да измерват най-високите температури.

Може да се очаква много от използването на рутениеви покрития, нанесени под формата на тънък слой (филм) върху различни материали и продукти. Такъв филм значително променя свойствата и качеството на продуктите, повишава тяхната химическа и механична устойчивост, прави ги устойчиви на корозия, драматично подобрява електрическите свойства и др. Тънките покрития от благородни метали, включително рутений, стават все по-важни през последните години в различни области на електрониката, радио- и електротехниката, химическата промишленост, а също и в бижутерията.

Едно интересно свойство на металния рутений - сорбирането и пропускането на водород - може успешно да се използва за извличане на водород от смес от газове и получаване на свръхчист водород.

Много рутениеви съединения имат полезни свойства. Някои от тях се използват като добавки в стъкло и емайли като трайни багрила; рутениевите хлориди, например, повишават луминесценцията на луминола, рутениевите полиамини имат флуоресцентни свойства, солта Na2 2H2O е пиезоелектрик, RuO4 е силен окислител. Много рутениеви съединения имат биологична активност.

"Вечно" перо

Върховете на писалката постоянно се търкат в хартията и поради това се износват. За да бъде писалката наистина „вечна“, върхът й е запоен. Някои сплави за запояване на „вечни“ пера включват рутений. В допълнение към него, тези сплави съдържат волфрам, кобалт и бор.

Рутеният се използва и при производството на сплави за опори за стрелки на компас. Тези сплави трябва да бъдат твърди, здрави и еластични. Сред естествените минерали такива свойства има много редкият осмичен иридий. Изкуствените материали за стрелките на компаса, наред с осмий и иридий, а понякога и други метали, включват елемент No 44 - рутений.

Има контакт!

В електротехниката медта отдавна се използва за контакти. Това е идеален материал за предаване на силни токове. И какво, ако след определено време контактите се покрият с меден оксид? Можете да ги избършете с шкурка и те отново ще заблестят, като нови. При слаботокова техника е друг въпрос. Тук всеки оксиден филм върху контакта може да наруши работата на цялата система. Следователно контактите за ниски токове са направени от паладий или сребърно-паладиева сплав. Но тези материали нямат достатъчна механична якост. Добавянето на малки количества рутений (1...5%) към сплавите придава на контактите твърдост и здравина. Същото важи и за плъзгащите се контакти, които трябва да издържат добре на абразия.

Рутениево червено.

Това е името на неорганично багрило, което представлява сложен амониев хлорид на рутениево червено, което се използва в изследванията в анатомията и хистологията (науката за живите тъкани). Разтвор на това багрило при разреждане 1:5000 оцветява пектинови вещества и някои тъкани в розови и червени тонове. Благодарение на това изследователят може да различи тези вещества от другите и да анализира по-добре участъка, изследван под микроскоп.

Приложение на рутений за отглеждане на графен.

Изследователи от Националната лаборатория Брукхейвън (САЩ) показаха, че по време на епитаксиалния растеж на графен се образуват макроскопични области на графен върху повърхността Ru(0001). В този случай растежът се извършва слой по слой и въпреки че първият слой е силно свързан със субстрата, вторият практически не взаимодейства с него и запазва всички уникални свойства на графена.
Синтезът се основава на факта, че разтворимостта на въглерода в рутений е силно зависима от температурата. При 1150 °C рутеният се насища с въглерод и когато температурата спадне до 825 °C, въглеродът излиза на повърхността, което води до образуването на графенови острови с размер над 100 микрона. Островите растат и се обединяват, след което започва растежът на втория слой.

Ru
↓
Операционна система

История

произход на името

Касова бележка

Рутеният се получава като „отпадък“ от рафинирането на платина и платинени метали.

Значителен източник на рутений за извличането му е отделянето му от остатъци от ядрени материали (плутоний, уран, торий), където съдържанието му в отработените горивни пръти достига 250 грама на тон отработено ядрено гориво.

Разработена е и технология за получаване на рутений от технеций-99 чрез неутронно облъчване на молибден.

Производство, запаси и цена

Физични и химични свойства

Изотопен състав

Естественият рутений се състои от седем стабилни изотопа:

96 Ru (5,7% тегловни), 98 Ru (2,2%), 99 Ru (12,8%), 100 Ru (12,7%), 101 Ru (13%), 102 Ru (31,3%) и 104 Ru (18,3%) %).

Физични свойства

Според рефрактерността ( T pl = 2334 °C) рутеният е на второ място след няколко елемента - рений, осмий, молибден, иридий, волфрам, тантал и ниобий.

Химични свойства

Рутеният е много инертен метал.

Неорганични съединения

Органична химия на рутений

Рутеният образува редица органометални съединения и е активен катализатор.

Приложение

Малко добавяне на рутений (0,1%) повишава корозионната устойчивост на титана.
Легиран с платина, той се използва за направата на изключително устойчиви на износване електрически контакти.
Рутениевият диоксид и бисмутовите рутенати се използват в дебелослойни резистори. Тези две електронни приложения консумират около 50% от произведения рутений.
Катализатор за много химични реакции. Рутеният има много важно място като катализатор в системите за пречистване на водата на орбиталните станции.
Ruthenium red en се използва като конкурентен антагонист за изследване на йонни канали (CatSper1, TASK, RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8, TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6, TRPA1, mCa1, mCa2, CALHM1) .

Способността на рутения да свързва каталитично атмосферния азот при стайна температура също е уникална. Откритието, направено експериментално от изследователи от Университета на Минесота през 2018 г., показва, че химическият елемент рутений е четвъртият химичен елемент, който има уникални магнитни свойства при стайна температура. Доскоро хората познаваха само три стабилни магнитни елемента, желязо (Fe), кобалт (Co), никел (Ni) и отчасти гадолиний (Gd), който губи магнитните си свойства при температури над 8 градуса по Целзий. Откриването на нов магнитен материал може да доведе до разработването на нови видове сензори, устройства за съхранение, устройства за обработка на информация и множество други електронни и електромеханични устройства. В допълнение към традиционните технологии, които използват магнитните свойства на материалите, появата на нов магнитен материал може да играе важна роля в по-нататъшното развитие на редица нови области, като спинтрониката. Това ще бъде улеснено от факта, че технологиите за отглеждане на тънки филми и създаване на наноструктури вече са достигнали ниво, което позволява производството на материали с уникални свойства, които същите тези материали от естествен произход не притежават.

Рутеният и неговите сплави се използват като топлоустойчиви структурни материали в космическото инженерство и до 1500°C превъзхождат по якост най-добрите молибденови и волфрамови сплави (също имащи предимството на висока устойчивост на окисляване).

Физиологично действие и биологична роля

Рутеният изглежда е микроелемент. Това е единственият платинен метал, който се среща в живите организми (според някои източници има и платина). Концентриран главно в мускулната тъкан.

Рутеният е елемент от страничната подгрупа на осмата група от петия период на периодичната таблица на химичните елементи на Д. И. Менделеев, атомен номер 44. Означава се със символа Ru (лат. Рутений).

История на откриването на рутений

Историята на откриването на този елемент започва в Русия, когато през 20-те години на 19 век в Урал са открити находища на платина. Новината за това откритие бързо се разпространи по света и предизвика много безпокойство и вълнение на международния пазар. Сред чуждестранните спекуланти имаше слухове за чудовищни самородки, за платинен пясък, който миньорите на платина изгребваха директно с лопати. Депозитите на платина наистина се оказаха богати и граф Канкрин, който по това време беше министър на финансите на Русия, даде заповеди за сеченето на платинени монети. Монетите започнаха да се секат в деноминации от 3,6 и 12 рубли. Издадени са 1 400 000 платинени монети, като са използвани повече от 20 тона самородна платина.

В годината на заповедта на Канкрин да сече монети, професорът от Юриевския университет Озан, изследвайки проби от уралска платина, стигна до заключението, че платината е придружена от три нови метала. Озан нарече един от тях полу-ран, втория полином, а третия в чест на латинското име. Русия - Рутения даде името - рутений. Химиците посрещнаха „откритието“ на Озан с недоверие. Шведският химик Берцелиус, чийто авторитет по това време беше наистина световен, особено протестира. Спорът, който възникна между Озан и Берцелиус, беше разрешен от К. К. Клаус, професор по химия в Казанския университет. Получавайки на свое разположение малко количество останки от сеченето на платинени монети, Клаус открива в тях нов метал, за който запазва името рутений, предложено от Озан. На 13 септември 1844 г. Клаус прави доклад в Академията на науките за новия елемент и неговите свойства. През 1845 г. докладът на Клаус, озаглавен „Химически изследвания на остатъците от уралска платинена руда и рутениевия метал“, е публикуван като отделна книга. „...Малкото количество изследван материал - не повече от шест грама напълно чист метал - не ми позволи да продължа изследването си“, пише Клаус в книгата си. Въпреки това, получените данни за свойствата на новия метал позволиха на Клаус твърдо да обяви откриването на нов химичен елемент.

В желанието си да запознае чуждестранни учени с откритието на нов елемент, Клаус изпрати проба от метала на Берцелиус. Отговорът на Берцелиус беше меко казано странен. Имайки в ръцете си нов елемент с подробно описание на свойствата му, той не се съгласи с мнението на Клаус. Берцелиус заявява, че металът, получен от Клаус, е „проба от нечист иридий“, отдавна известен елемент. По-късно Берцелиус е принуден да признае грешката си.

Получаване на рутений

Отделянето на платиновите метали и получаването им в чист вид (рафиниране) е много трудна задача, изискваща много труд, време, скъпи реактиви, а също и високо умение. Самородната платина, платиненият „скрап“ и други материали първо се обработват с „регия водка“ при ниска температура. В този случай платината и паладият се прехвърлят напълно в разтвор под формата на H2 и H2, мед, желязо и никел - под формата на хлориди CuCl2, FeCl3, NiCl2. Родий и иридий са частично разтворени под формата на H3 и H2. Остатъкът, неразтворим в царска вода, се състои от съединение на осмий с иридий, както и съпътстващи минерали (кварц SiO2, хромова желязна руда FeCr2O4, магнитна желязна руда Fe3O4 и др.) След филтриране на разтвора от него се утаява платина с амониев хлорид. Въпреки това, за да може утайката от амониев хексахлороплатинат да не съдържа иридий, който също образува слабо разтворим амониев хексахлороиридит (IV) (NH4) 2, е необходимо да се редуцира Ir (IV) до Ir (III). Това става чрез добавяне например на тръстикова захар C12H22O14 (метод на И.И. Черняев). Амониевият хексахлороиридит (III) е разтворим във вода и амониевият хлорид не се утаява. Утайката от амониев хексахлороплатинат се филтрува, промива се, суши се и се калцинира. Получената платинена гъба се пресова и след това се стопява в кислородно-водороден пламък или в електрическа високочестотна пещ. Паладий, родий и иридий се извличат от филтъра от амониев хексахлороплатинат; иридиевите сплави включват иридий, осмий и рутений. Необходимите за това химични операции са много сложни. В момента основният източник на платинени метали са медно-никелови сулфидни руди. В резултат на сложната им обработка се топят така наречените „груби” метали - замърсени никел и мед. При електролитното им рафиниране благородните метали се натрупват под формата на анодна утайка, която се изпраща за рафиниране.

Значителен източник на рутений за извличането му е изолирането му от фрагменти от ядрени материали (плутоний, уран, торий), където съдържанието му в отработените горивни пръти достига 250 грама на тон „изгоряло” ядрено гориво.

Физични свойства на рутения

По огнеупорност (топилка 2250 °C) рутеният отстъпва само на няколко елемента - рений, осмий, волфрам.

Химични свойства на рутения

Приложения на рутений

Малко добавяне на рутений (0,1%) повишава корозионната устойчивост на титана.
Легиран с платина, той се използва за направата на изключително устойчиви на износване електрически контакти.
Катализатор за много химични реакции. Рутеният има много важно място като катализатор в системите за пречистване на водата на орбиталните станции.

Способността на рутения да свързва каталитично атмосферния азот при стайна температура също е уникална.

Рутеният и неговите сплави се използват като топлоустойчиви структурни материали в космическото инженерство и до 1500 °C превъзхождат по якост най-добрите молибденови и волфрамови сплави (също имащи предимството на висока устойчивост на окисление).

През последните години рутениевият оксид е широко изследван като материал за производството на суперкондензатори за електричество, със специфичен електрически капацитет над 700 фарада/грам.

Приложение на рутений за отглеждане на графен

Синтезът се основава на факта, че разтворимостта на въглерода в рутений е силно зависима от температурата. При 1150 °C рутеният се насища с въглерод и когато температурата спадне до 825 °C, въглеродът излиза на повърхността, което води до образуването на графенови острови с размер над 100 микрона. Островите растат и се обединяват, след което започва растежът на втория слой.

Мисля, че сте чували голямата история, че радиоактивният елемент рутений-106 е открит над Европа в края на септември. Редица източници, включително немски (Германия е една от първите, които обявиха наличието на радиоизотоп във въздуха), твърдят, че източникът на рутений-106 е Южен Урал. Това е напълно вероятна версия, тъй като именно на тези места все още работи специалното предприятие Маяк, където през 1957 г. се случи ядрена авария - една от най-големите в историята на човечеството.

И така, в днешната публикация ще разберем какво е рутений-106, ще си спомним аварията в Маяк през 1957 г. и ще помислим какво може да се случи там тази есен. Отидете до изрязването, интересно е)

Какво е рутений-106.

Първо, малко за рутения, чийто изотоп (рутений-106) е открит във въздуха.

Рутеният е елемент от осмата група от петия период на периодичната таблица на химичните елементи, атомен номер - 44. Открит е от професора от Казанския университет Карл Клаус през 1844 г., който през същата година публикува голяма статия за новия елемент озаглавен "Химически изследвания на останките от уралската платинова руда и металния рутений". Клаус изолира рутения от платинената руда на Урал в неговата чиста форма и нарече елемента в чест на Русия (лат. Ruthenia).

Радиоактивните изотопи на рутения не съществуват в природата, а се образуват в резултат на деленето на ядрата на уран и плутоний навсякъде, където протича верижна реакция - в реакторите на атомни електроцентрали, подводници, а също и при експлозия на ядрени бомби. Повечето радиоизотопи на рутений са краткотрайни, но два от тях - рутений-103 и всъщност рутений-106 - имат доста дълъг период на полуразпад - съответно 40 дни и 1 година.

Специален завод "Маяк" и затвореният град Озьорск.

Германските власти, които бяха сред първите, открили рутений-106 във въздуха, посочиха Южен Урал като вероятно място за изпускане на радиоизотоп. Ако погледнете картата, точно в подножието на Уралските планини можете да видите затворения град Озьорск, който някога се е наричал Челябинск-65. В Озерск има специален завод "Маяк", където през септември 1957 г. имаше мащабна и ужасна авария, за която говорих подробно тук в този пост.

Ако го преразкажем накратко, през 1957 г. в Маяк се случи следното - до средата на 50-те години радиоактивните отпадъци просто се изливаха в река Теча, на която се намираше централата. След като хората започнаха да се разболяват и умират в околните села, само нискоактивните отпадъци започнаха да се изливат в реката, средноактивните отпадъци започнаха да се изливат в затвореното езеро Карачай, а високоактивните отпадъци започнаха да се съхраняват в „буркани“ от неръждаема стомана в подземни складове.

Една от тези „консерви” избухва през 1957 г., разрушавайки бетонния перектум на хранилището – в резултат на което цялото съдържание се озовава извън хранилището на ръба на пукнатината на плочата, радиоактивният фон достига 1000 r/час . Вятърът пренесе замърсяването на североизток, което доведе до образуването на радиоактивна следа от Източен Урал, която по-късно стана зона на изключване.

"Маяк" продължава да работи успешно и до днес и прави приблизително същото, което е правил през 50-те години - производство на пълнеж за ядрени оръжия, както и погребване и съхранение на ядрени отпадъци с високо съдържание на уран. Германските източници наричат приблизително тази област източник на радиоактивен рутений-106 и ако нещо се случи в района на Урал, то се случи в Озерск на Маяк.

Какво може да се случи на « фар » ?

Привържениците на версията, че заводът Маяк е причината за изтичането на радиация, предоставят следната хронология на събитията. На 19 септември облъченото ядрено гориво от реактора ВВЕР-1000 на Балаковската АЕЦ беше транспортирано в Маяк. Снимки от това събитие се появиха по-късно в групата "Ние сме от Маяк"в социалната мрежа VKontakte:

На 22 септември отработеното ядрено гориво в контейнер ТУК-131О беше доставено директно в радиохимическия завод Маяк, където започнаха тестове на ново технологично оборудване. Тестовете са приключили около 1-2 октомври, за което е публикувана отделна публикация в същата група:

След това сутринта на 25 септември (т.е. във време, когато тестването на ново оборудване най-вероятно е в разгара си) на градските сайтове на Озерск започнаха да се появяват съобщенияче на 25 и 26 септември в града ще се извърши планова проверка на сирените и предаването на гласови съобщения по индустриалната радиоразпръсквателна мрежа. Следните инструкции за действие бяха публикувани на уебсайта "Ozersk.ru":

Сигнал „Внимание на всички“. След като ги чуете, трябва:

1. Незабавно включете телевизора, радиото, високоговорителя за радиопредаване.
2. Слушайте внимателно спешното съобщение за текущата ситуация и процедура.
3. Дръжте всички тези инструменти постоянно включени през целия период на аварийно реагиране, катастрофи или природни бедствия.

Разбира се, това можеше да бъде поредното планирано учение на службите за гражданска защита, но точно предишния ден започнаха тестове на ново оборудване в Маяк, а на 29 септември беше регистрирано повишено радиационно фоново фоново въздействие в Германия, Австрия и Италия поради наличие на радиоизотоп рутений-106 във въздуха.

Какво можеше да се случи в Маяк тези дни? По време на тестване на ново оборудване и работа с него може да възникне изтичане на радиоматериал - и това може да бъде или обикновено разхерметизиране, или нещо като експлозия, т.е. напълно ненормална ситуация. Властите на Озьорск категорично отричат нещо да се е случило в Маяк, но въпреки това властите на Челябинска област решиха да извършат вашето разследванекакво се случи в Южен Урал.

Така стоят нещата.

Напишете в коментарите какво мислите за това.

Темата за рутения се дискутира в медиите от няколко дни. Няма да го преразказвам - мисля, че знаете.

И така, какво е това, случи ли се и ако да, защо е опасно?

Какво е рутений и къде се използва?

Рутеният е платинен метал. Сега са известни седем стабилни и 27 радиоактивни изотопа на рутений.

Рутеният се използва в сплави за повишаване на устойчивостта на износване - например в титана делът на рутений е 0,1%, а при производството на електрически контакти рутеният се легира с платина. Рутениевите сплави са изключително устойчиви на високи температури, поради което се използват в космическата техника като структурни материали. Рутениевите съединения се използват в бижутерията, в електрониката - по-специално в тънкослойни резистори (това представлява 50% от всички приложения на рутений), както и в слънчеви панели. В допълнение, този метал е важен катализатор за химични реакции: например, той се използва за пречистване на вода в орбитални станции.

Как е открит рутеният?

Всъщност този елемент е открит три пъти. Но официално откритието принадлежи на професора от Казанския университет Карл Клаус. През 1844 г. учен изследва останките, получени след извличане на платина и платинени метали от руда. Клаус сля тези останки със селитра. Той излага частта от получената сплав, която не се разтваря във вода, на царска вода, смес от азотна и солна киселина, която разтваря металите, и дестилира оставеното до сухо. От полученото вещество химикът изолира железен хидроксид под формата на утайка и го разтваря в солна киселина. Тъмно лилаво-червеният цвят на разтвора го кара да вярва, че присъства неизвестен елемент. Клаус успя да изолира този елемент - но не в чиста форма, а в комбинация със сяра.

Новият елемент е кръстен на Русия - рутений (от латинското Ruthenia). Първоначално идеята за името принадлежи на друг учен, немския химик Готфрид Озан - той дава това име на един от трите платинени метала, които също получава при анализа на уралската платинова руда през 1928 г. Откритието на Озан обаче не беше потвърдено по време на теста. Въпреки това Клаус вярва, че Озан е получил рутений и споменава това. Има и версия, че елементът е открит три десетилетия по-рано от полския професор Анджей Снядецки - той предложи металът да се нарече вестия в чест на астероида Веста, открит през 1807 г.

Какво се знае за рутений-106?

Това е радиоактивен изотоп с период на полуразпад от малко повече от година - от всички нестабилни изотопи на рутения, той е с най-дълъг живот. Той липсва в природата: появява се по време на деленето на уран и плутоний в ядрените реактори - всъщност той е страничен продукт от погребването на отработеното ядрено гориво (ОЯГ) В края на облъчването на горивото в реактора активността на 106Ru достига 2,01 Bq на тон ОЯГ – това е доста голямо число.

Основният проблем с рутений-106 е, че по време на преработката на ядреното гориво той образува стабилни съединения, които пречат на производството на нови продукти. Химиците трябва да премахнат рутения от компонентите на всеки етап от процеса, за да превърнат отработеното ядрено гориво в ново гориво.

Рутений-106 се използва при лъчева терапия при злокачествени очни тумори. Може да се използва и в радиоизотопни термоелектрически генератори, които се използват по-специално за захранване на космически кораби, отдалечени от Слънцето. На практика за тези цели обаче се използва плутоний-238, но не се използват изотопи на рутений.

Опасен ли е рутений-106 за здравето?

Рутений-106, както всеки друг източник на йонизиращо лъчение, има ефект върху тялото. Включен е в група В - втората по радиотоксичност. Група А включва особено опасни радионуклиди: полоний-210, радий-226, плутоний-238 и други алфа излъчватели. Лесно е да се предпазите от поток от алфа частици с лист хартия, тъй като те имат ниска проникваща способност - но ако попаднат в тялото, причиняват лъчева болест.

Рутений-106 е бета емитер - просто казано, той излъчва поток от електрони. Бета-разпадането първо произвежда родий-106, който веднага се разпада до стабилен паладий-106. И в двата етапа се излъчват електрони, както и малък компонент на гама лъчение. Ако бета частица попадне в тялото, тя причинява 20 пъти по-малко вреда от алфа частица - но нейната проникваща сила е по-висока.

Защо целият шум около рутения?

На 12 октомври Росхидромет публикува бюлетин за радиационната обстановка в Русия за септември 2017 г., в който се посочват случаи на повишена бета активност във въздуха и по време на валежи. По-специално се говореше за повишена активност на рутений-106 - например в микрорайон Дема в Уфа на 26-27 септември се случи „дъжд от рутений“. Още по-рано, през септември, европейските мониторингови станции регистрираха излишък на рутений-106 във въздуха. Федералната служба за радиационна защита на Германия и Федералното министерство на околната среда, опазването на природата и безопасността на реакторите предполагат, че източникът на рутений е в Южен Урал.

Така че това наистина ли е опасно?

Дяволът не е толкова страшен, колкото го описват. Активността на рутений-106 е с няколко порядъка под максимално допустимата норма и не причинява вреда на здравето - това първоначално подчерта Росхидромет в своето изявление.

„Много е трудно да се определи рутений в атмосферата, особено в такива ниски концентрации“, казва член на катедрата по радиохимия в Държавния университет в Санкт Петербург.

Например за Аргаяш в бюлетина има данни за 7,72 х 10 -5 Bq/m3, докато допустимата стойност на активност на рутений-106 според съвременните стандарти е 4,4 Bq/m3. Появата в доклада на данни за излишъка на рутений-106 в пробите спрямо предходния период със „стотици“ пъти, Росхидромет обясни с факта, че този радионуклид напълно отсъства в предишни проби. Както обяснява Борис Марцинкевич, главен редактор на портала Geoenergetics.ru, фактът, че станциите за радиологичен мониторинг успяха да открият толкова ниски концентрации на 106Ru, може да се счита за „тест, който убедително доказа, че станциите работят на добро техническо ниво .” Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) прегледа предоставените данни и отхвърли обвиненията срещу Русия.

Освен това има много естествени алфа, бета и гама излъчватели.

„Ако отидете на насипа в Санкт Петербург, фоновата радиация там ще бъде по-висока, отколкото в нашата лаборатория“, казва член на катедрата по радиохимия в Държавния университет в Санкт Петербург. „Тъй като гранитът естествено има висок радиационен фон.“

Защо активността на рутений-106 изведнъж се увеличи?

Не се знае точно. Както заяви Росатом, в руски предприятия не е имало големи изхвърляния на радиоактивни вещества. Производственото обединение "Маяк" от своя страна категорично отрича да е замесено в евентуално замърсяване на въздуха с изотопа рутений-106. Голямо замърсяване на атмосферата с рутений може да възникне при нарушаване на уплътнението на обвивката на горивния елемент в реактора, както и при унищожаване на източници на йонизиращо лъчение на базата на изотопа. ПА Маяк твърди, че отделянето на изотопа от отработеното ядрено гориво, както и производството на радиационни източници от него, не са извършвани в предприятието от много години. Освен това при първия вариант обикновено има отделяне на други, „фрагментационни“ изотопи, което със сигурност би повлияло на показателите на тези елементи.

Казват, че рутеният идва от космоса - вярно ли е това?

Интерфакс публикува версия, че изпускането на рутений-106 може да е станало по време на унищожаването на спътника. Александър Железняков, академик от Руската академия по космонавтика "Циолковски", обаче казва, че рутений-106 не се използва в сателитни генератори на енергия - и ако такова устройство бъде извадено от орбита, траекторията му ще бъде внимателно наблюдавана. Следователно тази версия е на ръба на фантазията.

Откъде тогава би могъл да дойде?

Предположението на ръководителя на катедрата по радиохимия на Химическия факултет на Московския държавен университет "Ломоносов", член-кореспондент на Руската академия на науките Степан Калмиков изглежда правдоподобно. Той смята, че разтвор на радионуклид с висока чистота може да е попаднал в атмосферата от медицинско заведение или предприятие, където се работят или произвеждат радиофармацевтици. Това може да се случи на етапа на техническия процес, когато рутеният се превръща в аерозол - поради летливостта си той може да се разпространи в атмосферата. Въпреки че други експерти казват, че не изглежда като изтичане на рутений, предназначен за медицински цели (използва се в лъчева терапия): облакът е твърде голям. Но авария с ядрено гориво или отпадъци от него е практически изключена, казва експертът.

А вицегубернаторът на Челябинска област Олег Климов съобщи, че „на 25 септември, дори преди съобщенията за рутений в Европа, концентрациите на рутений бяха регистрирани на контролни пунктове в Южен Урал. Техният размер е 20 хиляди пъти по-малък от допустимата годишна доза. Проверката показа, че това е чист рутений, който е дошъл при нас от друго място“, отбеляза Олег Климов. Ситуацията е изкуствено напрегната и няма основание.

Може би уплашените европейци трябва да потърсят източник в друга държава? Но се оказва, че в Стария свят предприятията, които имат нещо общо с работата с радиоактивни вещества, са строго секретни. Знаем всичко и жертви на тази прозрачност станаха руските метеоролози, които заявиха, че да, съдържанието на изотопи на рутений в две събирателни точки надвишава фона от предходния месец стотици пъти. Що се отнася до радиоактивните вещества, всичко това изглежда страшно за любителите. И специалист, като погледне числата, разбира, че както в Русия, така и в Европа концентрацията на рутений-106 е била хиляди пъти по-ниска от всяко опасно ниво. И за да не плашим хората в бъдеще, решихме занапред да включваме сравнения със същите тези максимални концентрации в отчетните таблици.

Малко вероятно е случаят с осиротелия рутений да бъде разрешен. Радиацията е само фон за шума тук. Все пак през февруари облак от йодния изотоп, много по-опасен от рутения, шета над Европа, но някой чувал ли е за него?
Източник

Последвай ни