روثينيوم: المعدن الروسي الذي يحمل اسم روسيا

في جدول الدورات الدورية لد. أ. أ. مندلеев هناك عنصر يحمل الرقم الذري 44، يحمل الاسم الصاخب — روثينيوم. إنه ليس مجرد معدن من مجموعة الفلزات البلاتينية، بل العنصر الكيميائي الوحيد الذي تم تسميته باسم روسيا (Ruthenia — الاسم اللاتيني لروسيا). تم اكتشافه في عام 1844 من قبل البروفيسور كارل كلاوس من جامعة Kazan و أصبح جزءًا من تاريخ العلم والتكنولوجيا منذ ذلك الحين. اليوم، الروثينيوم هو واحد من أكثر المواد الصلبة والقاسية وال مقاومة للتآكل، و لا يمكن الاستغناء عنه في الإلكترونيات والكاتاليزة وحتى في صناعة الفضاء.

لماذا تم تسمية العنصر بـ «روثينيوم»؟

يأتي اسم العنصر من الكلمة اللاتينية Ruthenia، التي تعني «روسيا» أو «روس». كارل كلاوس، مكتشف روثينيوم، أشار إلى أن الاسم يمنحه في شرف بلاده. كان هذا فعلًا لروح الحب للوطن من مواطن ألماني الأصل، الذي ربط حياته بروسيا و أراد أن يحتفظ باسمها في جدول الدورات الدورية.

لماذا يحمل هذا الرقم الظاهري؟

يحدد الرقم الظاهري للعنصر في جدول مendelev التعداد الذري للأصناف في نواة جزيئته. هذا الرقم يحدد بشكل واضح روثينيوم كعنصر كيميائي. في جدول الدورات الدورية، يقع في مجموعة VIIIB، في الفترة الخامسة، و يقع في مجموعة الروثينيوم — روديوم — بلاتين — مجموعة من الفلزات التي تشترك في خصائصها الكيميائية. تنبأ mendeleev بوجود هذا العنصر، و ترك خلية فارغة له، لكن اكتشافه الفيزيائي حدث قبل أن يصيغ الكيميائي العظيم قانونه.

تاريخ الاكتشاف: الصيدلي من Kazan

ولد كارل كلاوس في دارتمت (الآن تارتو) في عام 1796 في عائلة فنان. بعد فقد والده في سن مبكرة، بدأ العمل في الصيدلية في سن 14 و تمكن من اجتياز امتحان الصيدلي دون تعليم جامعي. لاحقًا أسس صيدلية خاصة في Kazan، لكن شغفه الحقيقي دائمًا كان العلم. شارك في مهمة بيولوجية في سهول Volga-Ural، و في سن 40 بدأ مهنة في جامعة Kazan، حيث سرعان ما ترأس مختبر الكيمياء.

في عام 1841، بدأ كلاوس، بناءً على طلب وزارة المالية، دراسة بقايا نفايات خام البلاتين من Ural، التي تراكمت في دار النقود في彼得جراد. كانت مهمته إيجاد طرق أكثر فعالية لاستخراج البلاتين النفيس. خلال تجارب دقيقة ومخاطرة (مركبات روثينيوم سامة جدًا) اكتشف كلاوس وجود عنصر غير معروف من قبل.

في إحدى التجارب، تلقى كارل كلاوس، الذي كان يعتاد على尝试 المركبات التي يحصل عليها، حروق شديدة في فمه بجسم روثينيوم. لحسن الحظ، لم يمنعه هذا من إكمال البحث.

في عام 1844، استطاع إنتاج 6 جرام من الروثينيوم النقي، درس خصائصه الكيميائية بشكل دقيق وحدد كتلة الذرة. ومع ذلك، لم يكن المجتمع العلمي، خاصة الكيميائي السويدي الشهير ينس بيرتزيوس، يؤمن بالاكتشاف. فقط بعد أن قام بيرتزيوس himself بتحقق من نتائج كلاوس وثبت صحتها، تم اعتماد الروثينيوم كعنصر جديد.

ميزة الروثينيوم الفريدة: الخصائص والصفات

روثينيوم — معدن فضي براق ذو قسوة عالية و هش. إنه قاسٍ جدًا: درجة انصهاره تبلغ 2250 درجة مئوية، و درجة غليانه حوالي 4900 درجة مئوية. إنه من أكثر العناصر كثافة (12,45 جرام/سم³).

الاستقرار الكيميائي. الروثينيوم المضغوط لا يُكسر في الهواء حتى عند تسخينه إلى 930 درجة مئوية ولا يتفاعل مع الأحماض القوية والقواعد القوية. هذا يجعله فعليًا الأمير بين الفلزات.

الأكسيد العدواني. الوجهة الرئيسية لروثينيوم — أكسيد روثينيوم الأعلى RuO₄. هذا المادة الذهبية الصفراء المتطايرة يذوب عند +25,5 درجة مئوية، و يغلي عند +27 درجة مئوية. إن له خصائص أكسيدية قوية جدًا، يمكنها إشعال المواد العضوية مثل الكحول.

النشاط الكاتاليكي. الروثينيوم هو كاتلوس عالي الكفاءة للتفاعلات الهيدريدات و الديهيدريدات العضوية.

التطبيقات في الصناعة الحديثة والعلم

ميزاته الفريدة جعلته لا يمكن الاستغناء عنه في أكثر المجالات التكنولوجية تطورًا.

الإلكترونيات والصناعة الميكانيكية. يتم استخدام خليط الروثينيوم مع البلاتين والبلاتين في إنتاج الاتصالات الكهربائية المقاومة للتآكل في الأجهزة الم测量ية. زيادة الروثينيوم تزيد من مقاومة التآكل لتيتانيوم، مما يجعله مرغوبًا فيه في الصناعة الميكانيكية الكيميائية.

الكاتاليزة. الروثينيوم هو مكون رئيسي للكاتاليزات في الصناعة الكيميائية. جذب الانتباه في السنوات الأخيرة كأحد أكثر الكاتاليزات فعالية للتفاعل الهيدريدات — عملية مهمة لتحقيق الهيدروجين الأخضر و معالجة المواد العضوية.

صناعة الفضاء. قوة تحمل الروثينيوم العالية و مقاومته للتآكل تجعله مرغوبًا فيه في قطاع الفضاء. على سبيل المثال، يتم استخدام خليطات الروثينيوم في أنظمة معالجة المياه على محطات الفضاء.

السوبرموصية. خليطات الروثينيوم مع لانتان، سيريوم، السكند، و يتريوم تتمتع بخصائص سوبرموصية فريدة.

الجواهر. يتم استخدام الروثينيوم غالبًا للغلاية الكهربائية للمنتجات الجواهر من الذهب الأبيض والبلاتين. يمنحها هذا البريق ويحميها من الخدوش.

أفق الروثينيوم والمستقبل

يرتبط مستقبل الروثينيوم مباشرة بتطور تقنيات الطاقة الخضراء والفضاء والكاتاليزة. مع زيادة الطلب على الاقتصاد الهيدروجيني، يظل الروثينيوم أحد أكثر الكاتاليزات فعالية لتحلل الماء الكهربائي والهيدريدات العضوية. يدرس العلماء أيضًا تطبيقاته في إنتاج مواد قوية جديدة، السوبرموصية عالية الحرارة و خليطات جديدة للعمل في ظروف استثنائية.