روتنیم

روتنیم، ₄₄Ru
روتنیم
تلفظ	‎/ruːˈθiːniəm/‎ (roo-THEE-nee-əm)
ظاهر	silvery white metallic
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۱۰۱٫۰۷(۲)
روتنیم در جدول تناوبی
	تکنسیم ← روتنیم → رودیم
عدد اتمی (Z)	44
گروه	گروه ۸
دوره	دوره 5
بلوک	بلوک-d
دسته	Transition metal
آرایش الکترونی	[Kr] 4d 5s
لایه الکترونی	2, 8, 18, 15, 1
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	2607 K (2334 °C, 4233 °F)
نقطه جوش	4423 K (4150 °C, 7502 °F)
چگالی (near r.t.)	12.45 g/cm
در حالت مایع (at m.p.)	10.65 g/cm
حرارت همجوشی	38.59 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	591.6 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	24.06 J/(mol·K)
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−4, −2, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8 (یک اکسید اسیدی ملایم)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 2.3
انرژی یونش	1st: 710.2 kJ/mol ; 2nd: 1620 kJ/mol ; 3rd: 2747 kJ/mol ;
شعاع اتمی	empirical: 134 pm
شعاع کووالانسی	pm 146±7
	خط طیف نوری روتنیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	دستگاه بلوری شش‌گوشه
سرعت صوت thin rod	5970 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی	6.4 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی	117 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	71 n Ω·m (at 0 °C)
رسانش مغناطیسی	پارامغناطیس
مدول یانگ	447 GPa
مدول برشی	173 GPa
مدول حجمی	220 GPa
نسبت پواسون	0.30
سختی موس	6.5
سختی برینل	2160 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-18-8
ایزوتوپ‌های روتنیم
	\| منابع

روتنیوم (به انگلیسی: Ruthenium) یک عنصر شیمیایی با نماد Ru و عدد اتمی ۴۴ است. این عنصر یک فلز واسطه نادر است که متعلق به گروه پلاتین جدول تناوبی است. مانند سایر فلزات گروه پلاتین، روتنیم نسبت به سایر مواد شیمیایی بی اثر است. کارل ارنست کلاوس، دانشمند روسی‌تبار از نژاد بالتیک-آلمانی این عنصر را در سال ۱۸۴۴ در دانشگاه دولتی کازان کشف کرد و به افتخار روسیه روتنیم نامید. روتنیوم معمولاً به عنوان یک عنصر جزئی در سنگ معدن‌های پلاتین یافت می‌شود. تولید جهانی سالانه از حدود ۱۹ تن در سال ۲۰۰۹ به حدود ۳۵٫۵ تن در سال ۲۰۱۷ رسیده‌است. بیشتر روتنیوم تولید شده در کنتاکت‌های الکتریکی مقاوم در برابر سایش و مقاومت‌های لایه-ضخیم استفاده می‌شود. یک کاربرد جزئی برای روتنیم در آلیاژهای پلاتین و به عنوان یک کاتالیزور شیمیایی است. یک کاربرد جدید روتنیوم استفاده از آن به عنوان لایه درپوش برای فتوماسک‌های فرابنفش شدید است. روتنیوم به‌طور کلی در سنگ معدن‌های دیگر فلزات گروه پلاتین در کوه‌های اورال و در آمریکای شمالی و جنوبی یافت می‌شود.

روتنیوم

خواص

روتنیم عنصری است فلزی با عدد اتمی ۴۴٬درگروه VIII و دوره پنجم جدول تناوبی جای دارد. جرم اتمی ۱۰۱٫۰۷ ٬ظرفیتها ۳٬۴٬۵٬۶٬۸ است دارای هفت ایزوتوپ پایدار است.

مشخصات

جامد سفید نقره‌ای از گروه پلاتین. جرم حجمی ۱۲٫۴۱ ٬نقطه ذوب ۲۳۳۴٬نقطه جوش ۴۱۵۰، سختی برینل ۲۲۰. با اسیدها واکنش نمی‌دهد٬اما اکسیدکننده‌ها بر آن موثرند

تولید

سالانه تقریباً ۳۰ تن روتنیم استخراج می‌شود و ذخایر جهانی آن ۵۰۰۰ تن تخمین زده می‌شود. ترکیب مخلوط فلزات استخراج شده از گروه پلاتین (PGM) بسته به تشکیل ژئوشیمیایی بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، PGMهای استخراج شده در آفریقای جنوبی به‌طور متوسط ۱۱٪ روتنیم دارند در حالی که PGMهای استخراج شده در اتحاد جماهیر شوروی سابق تنها حاوی ۲٪ (۱۹۹۲) روتنیم است. روتنیم، اوزیم و ایریدیم از فلزات جزئی گروه پلاتین محسوب می‌شوند.

روتنیم، مانند سایر فلزات گروه پلاتین، به عنوان محصول جانبی فرآوری تجاری سنگ معدن نیکل، مس و فلزات پلاتین بدست می‌آید. در طی تصفیه الکتریکی مس و نیکل، فلزات نجیب مانند نقره، طلا و فلزات گروه پلاتین به عنوان گِل آند رسوب می‌کنند.

کاربرد

تقریباً ۳۰٫۹ تن روتنیم در سال ۲۰۱۶ مصرف شده‌است که ۱۳٫۸ تن از آن در کاربردهای الکتریکی، ۷٫۷ تن در کاتالیست‌ها و ۴٫۶ تن در الکتروشیمی مصرف شده‌است.

از آنجا که روتنیم آلیاژهای پلاتین و پالادیوم را سخت می‌کند، روتنیوم در کنتاکت‌های الکتریکی استفاده می‌شود، که در آن یک فیلم نازک برای دستیابی به دوام مطلوب کافی است. با خصوصیات مشابه و هزینه کمتر نسبت به رودیم، عمده‌ترین کاربرد روتنیم کنتاکت‌های الکتریکی است. لایه روتنیوم با آبکاری یا پاشش به فلز پایه الکترود و کنتاکت الکتریکی اعمال می‌شود.

از دی‌اکسید روتنیم همراه با روتنات‌های بیسموت و سرب در مقاومت‌های تراشه ای لایه-ضخیم استفاده می‌شود. این دو کابرد الکترونیکی ۵۰٪ از مصرف روتنیم را تشکیل می‌دهند.

روتنیوم به ندرت با فلزات خارج از گروه پلاتین، که مقادیر کمی برخی از خواص را بهبود می‌بخشد، آلیاژ می‌شود. مقاومت بیشتر در برابر خوردگی در آلیاژهای تیتانیوم منجر به تولید آلیاژ مخصوصی با روتنیوم ۰٫۱٪ می‌شود.

منابع

↑ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
↑ "Ruthenium: ruthenium(I) fluoride compound data". OpenMOPAC.net. Retrieved 2007-12-10.
↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
↑ "روتنیم: ruthenium(I) fluoride compound data". OpenMOPAC.net. Retrieved 2007-12-10.
↑ Summary. Ruthenium. platinum.matthey.com, p. 9 (2009)
↑ PGM Market Report. platinum.matthey.com, p. 30 (May 2018)
↑ Haynes, p. 4.31
↑ Loferski, Patricia J. ; Ghalayini, Zachary T. and Singerling, Sheryl A. (2018) Platinum-group metals بایگانی‌شده در ۲۳ دسامبر ۲۰۲۱ توسط Wayback Machine. 2016 Minerals Yearbook. USGS. p. 57.3.
↑ Emsley, J. (2003). "Ruthenium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 368–370. ISBN 978-0-19-850340-8.
↑ Hartman, H. L.; Britton, S. G., eds. (1992). SME mining engineering handbook. Littleton, Colo.: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. p. 69. ISBN 978-0-87335-100-3.
↑ Greenwood and Earnshaw, p. 1074
↑ George, Micheal W. "2006 Minerals Yearbook: Platinum-Group Metals" (PDF). United States Geological Survey USGS. Retrieved 2008-09-16.
↑ "Commodity Report: Platinum-Group Metals" (PDF). United States Geological Survey USGS. Retrieved 2008-09-16.
↑ Loferski, Patricia J. ; Ghalayini, Zachary T. and Singerling, Sheryl A. (2018) Platinum-group metals بایگانی‌شده در ۲۳ دسامبر ۲۰۲۱ توسط Wayback Machine. 2016 Minerals Yearbook. USGS. p. 57.3.
↑ George, Micheal W. "2006 Minerals Yearbook: Platinum-Group Metals" (PDF). United States Geological Survey USGS. Retrieved 2008-09-16.
↑ Rao, C; Trivedi, D. (2005). "Chemical and electrochemical depositions of platinum group metals and their applications". Coordination Chemistry Reviews. 249 (5–6): 613. doi:10.1016/j.ccr.2004.08.015.
↑ Weisberg, A (1999). "Ruthenium plating". Metal Finishing. 97: 297. doi:10.1016/S0026-0576(00)83089-5.
↑ Prepared under the direction of the ASM International Handbook Committee; Merrill L. Minges, technical chairman (1989). Electronic materials handbook. Materials Park, OH: ASM International. p. 184. ISBN 978-0-87170-285-2.
↑ Busana, M. G.; Prudenziati, M.; Hormadaly, J. (2006). "Microstructure development and electrical properties of RuO₂-based lead-free thick film resistors". Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 17 (11): 951. doi:10.1007/s10854-006-0036-x. hdl:11380/303403. S2CID 135485712.
↑ Rane, Sunit; Prudenziati, Maria; Morten, Bruno (2007). "Environment friendly perovskite ruthenate based thick film resistors". Materials Letters. 61 (2): 595. doi:10.1016/j.matlet.2006.05.015. hdl:11380/307664.
↑ Slade, Paul G., ed. (1999). Electrical contacts: principles and applications. New York, NY: Dekker. pp. 184, 345. ISBN 978-0-8247-1934-0.
↑ Emsley, J. (2003). "Ruthenium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 368–370. ISBN 978-0-19-850340-8.
↑ Schutz, R. W. (1996). "Ruthenium Enhanced Titanium Alloys" (PDF). Platinum Metals Review. 40 (2): 54–61. Archived from the original (PDF) on 24 September 2015. Retrieved 10 February 2021.

[CIAAW2016-1] Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] "Ruthenium: ruthenium(I) fluoride compound data". OpenMOPAC.net. Retrieved 2007-12-10.

[3] Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.

[4] "روتنیم: ruthenium(I) fluoride compound data". OpenMOPAC.net. Retrieved 2007-12-10.

[JMM-5] Summary. Ruthenium. platinum.matthey.com, p. 9 (2009)

[6] PGM Market Report. platinum.matthey.com, p. 30 (May 2018)

[crc-7] Haynes, p. 4.31

[usgs-8] Loferski, Patricia J. ; Ghalayini, Zachary T. and Singerling, Sheryl A. (2018) Platinum-group metals بایگانی‌شده در ۲۳ دسامبر ۲۰۲۱ توسط Wayback Machine. 2016 Minerals Yearbook. USGS. p. 57.3.

[Emsley-9] Emsley, J. (2003). "Ruthenium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 368–370. ISBN 978-0-19-850340-8.

[10] Hartman, H. L.; Britton, S. G., eds. (1992). SME mining engineering handbook. Littleton, Colo.: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration. p. 69. ISBN 978-0-87335-100-3.

[Greenwood10742-11] Greenwood and Earnshaw, p. 1074

[USGS-YB-2006-12] George, Micheal W. "2006 Minerals Yearbook: Platinum-Group Metals" (PDF). United States Geological Survey USGS. Retrieved 2008-09-16.

[USGS-CS-2008-13] "Commodity Report: Platinum-Group Metals" (PDF). United States Geological Survey USGS. Retrieved 2008-09-16.

[usgs2-14] Loferski, Patricia J. ; Ghalayini, Zachary T. and Singerling, Sheryl A. (2018) Platinum-group metals بایگانی‌شده در ۲۳ دسامبر ۲۰۲۱ توسط Wayback Machine. 2016 Minerals Yearbook. USGS. p. 57.3.

[USGS-YB-20062-15] George, Micheal W. "2006 Minerals Yearbook: Platinum-Group Metals" (PDF). United States Geological Survey USGS. Retrieved 2008-09-16.

[16] Rao, C; Trivedi, D. (2005). "Chemical and electrochemical depositions of platinum group metals and their applications". Coordination Chemistry Reviews. 249 (5–6): 613. doi:10.1016/j.ccr.2004.08.015.

[17] Weisberg, A (1999). "Ruthenium plating". Metal Finishing. 97: 297. doi:10.1016/S0026-0576(00)83089-5.

[18] Prepared under the direction of the ASM International Handbook Committee; Merrill L. Minges, technical chairman (1989). Electronic materials handbook. Materials Park, OH: ASM International. p. 184. ISBN 978-0-87170-285-2.

[19] Busana, M. G.; Prudenziati, M.; Hormadaly, J. (2006). "Microstructure development and electrical properties of RuO₂-based lead-free thick film resistors". Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 17 (11): 951. doi:10.1007/s10854-006-0036-x. hdl:11380/303403. S2CID 135485712.

[20] Rane, Sunit; Prudenziati, Maria; Morten, Bruno (2007). "Environment friendly perovskite ruthenate based thick film resistors". Materials Letters. 61 (2): 595. doi:10.1016/j.matlet.2006.05.015. hdl:11380/307664.

[21] Slade, Paul G., ed. (1999). Electrical contacts: principles and applications. New York, NY: Dekker. pp. 184, 345. ISBN 978-0-8247-1934-0.

[Emsley2-22] Emsley, J. (2003). "Ruthenium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 368–370. ISBN 978-0-19-850340-8.

[23] Schutz, R. W. (1996). "Ruthenium Enhanced Titanium Alloys" (PDF). Platinum Metals Review. 40 (2): 54–61. Archived from the original (PDF) on 24 September 2015. Retrieved 10 February 2021.