Rutenio: il metallo russo che porta il nome di Russia

Nella tavola periodica di D. I. Mendeleev c'è un elemento con il numero atomico 44, che ha un nome sonoro — rutenio. Questo non è semplicemente un metallo della gruppo del platino, ma l'unico elemento chimico chiamato in onore della Russia (Ruthenia — nome latino di Russia). È stato scoperto nel 1844 dal professore dell'Università di Kazan Karl Karlovich Klaus e da allora è entrato nella storia della scienza e della tecnica. Oggi il rutenio è uno dei materiali più refrattari, duri e resistenti alla corrosione, indispensabile nell'elettronica, nel catalisi e persino nell'industria aerospaziale.

Perché l'elemento ha ricevuto il nome "rutonio"?

Il nome dell'elemento deriva dalla parola latina Ruthenia, che significa "Russia" o "Rus". Karl Klaus, il primo scopritore del rutenio, ha sottolineato che ha dato il nome in onore della sua Patria. Questo è stato un gesto di un patriota di origine tedesca che ha legato la sua vita alla Russia e ha voluto onorare il suo nome nella tavola periodica.

Perché ha un tale numero ordinale?

Il numero ordinale dell'elemento nella tavola periodica di Mendeleev (44) è determinato dal numero di protoni nel nucleo dell'atomo. Questo numero identifica in modo univoco il rutenio come elemento chimico. Nella tavola periodica è situato nel gruppo VIIIB, nel quinto periodo e fa parte della cosiddetta triade rutenio-rhodeo-palladio — gruppo di metalli simili per proprietà chimiche. Mendeleev aveva previsto l'esistenza di questo elemento, lasciando una cella vuota per lui, ma la scoperta fisica è avvenuta prima che il grande chimico formulasse la sua legge.

Storia della scoperta: un farmacista di Kazan

Karl Karlovich Klaus è nato a Dерпте (oggi Tartu) nel 1796 in una famiglia di artista. Orfano da giovane, ha iniziato a lavorare in una farmacia all'età di 14 anni e, senza un'educazione ginnasiale, è riuscito a superare l'esame per farmacista. Successivamente ha fondato la sua farmacia a Kazan, ma la sua vera passione è sempre stata la scienza. Ha partecipato a un'escursione botanica attraverso le steppe Volgo-Ural e all'età di 40 anni ha iniziato la sua carriera all'Università di Kazan, dove ha presto diretto il laboratorio chimico.

Nel 1841, su incarico del Ministero delle Finanze, Klaus ha iniziato a studiare i residui delle miniere di platino dell'Ural che si erano accumulati presso la Zecca di San Pietroburgo. Il suo compito era trovare metodi più efficaci per estrarre il platino prezioso. Durante esperimenti laboriosi e pericolosi (le combinazioni di rutenio sono estremamente tossiche) Klaus ha scoperto la presenza di un elemento sconosciuto.

Durante un esperimento, Karl Klaus, che aveva l'abitudine di gustare le sostanze ottenute, ha ricevuto un grave ustione alla bocca con una combinazione di rutenio. Fortunatamente, questo non ha impedito a lui di portare avanti la ricerca.

Nel 1844 ha isolato 6 grammi di rutenio puro, ha studiato le sue proprietà chimiche e ha determinato la massa atomica. Tuttavia, la comunità scientifica, in particolare il chimico svedese Jöns Jakob Berzelius, ha accolto la scoperta con scetticismo. Solo dopo che Berzelius stesso ha verificato i risultati di Klaus, il rutenio è stato ufficialmente riconosciuto come nuovo elemento.

Unicità del rutenio: caratteristiche e proprietà

Il rutenio è un metallo argentato brillante con una alta durezza e fragilità. È estremamente refrattario: la sua temperatura di fusione è di 2250°C e la temperatura di ebollizione è circa 4900°C. È uno degli elementi più densi (12,45 г/см³).

Inertezza chimica. Il rutenio compatto non si ossida in aria nemmeno quando riscaldato a 930°C e non reagisce con acidi forti e basi. Questo lo rende un vero aristocratico tra i metalli.

Ossido aggressivo. La principale carta da visita del rutenio è il suo ossido più alto RuO₄. Questo è un solido giallastro volatile che fonde già a +25,5°C e bolle a +27°C. Ha proprietà ossidanti così forti che può infiammare sostanze organiche, come l'alcol.

Attività catalitica. Il rutenio è un eccellente catalizzatore per le reazioni di idrogenazione e deidrogenazione dei composti organici.

Applicazione nell'industria e nella scienza moderna

Le proprietà uniche del rutenio lo rendono indispensabile nelle industrie più avanzate.

Elettrotecnica e ingegneria dei dispositivi. Lo spago di rutenio con platino e palladio viene utilizzato per la fabbricazione di contatti elettrici resistenti all'usura nei dispositivi di misurazione. L'aggiunta di rutenio aumenta significativamente la resistenza alla corrosione del titanio, il che è richiesto nell'ingegneria chimica.

Catalizzatori. Il rutenio è un componente chiave dei catalizzatori nell'industria chimica. Negli ultimi anni ha attirato particolare attenzione come uno dei catalizzatori più efficaci per la reazione di idrogenazione — un processo importante per la produzione di idrogeno "verde" e la lavorazione della biomassa.

Industria aerospaziale. La alta resistenza alla temperatura e alla corrosione del rutenio lo rendono molto richiesto nell'industria aerospaziale. Ad esempio, gli spaggi con rutenio vengono utilizzati nei sistemi di purificazione dell'acqua sulle stazioni spaziali.

Superconduttività. Gli spaggi di rutenio con lantano, cerio, scandinavia e ittrio hanno proprietà superconduttive uniche.

Giornelleria. Il rutenio viene spesso utilizzato per la galvanizzazione dei manufatti in oro bianco e platino. Questo conferisce loro un particolare splendore e li protegge dalle graffiature.

Prospettive e futuro dell'elemento

Il futuro del rutenio è strettamente legato allo sviluppo delle tecnologie dell'energia "verde", dello spazio e del catalisi. Con l'aumento della domanda di economia idrogenica, il rutenio rimane uno dei catalizzatori più efficaci per l'elettrolisi dell'acqua e l'idrogenazione dei composti organici. Gli scienziati stanno anche studiando il suo utilizzo nella produzione di nuovi materiali ultraresistenti, superconduttori ad alta temperatura e acciai promettenti per condizioni di esercizio estreme.