روثنيوم: المعادن الروسية التي تحمل اسم روسيا

في جدول الدورات الدورية لـ د. أ. مendeleyev هناك عنصر يحمل الرقم الذري 44، وهو يُدعى بـ — روتنيوم. إنه ليس مجرد معادن من مجموعة البلاتين، بل العنصر الكيميائي الوحيد الذي تم تسميته على اسم روسيا (Ruthenia — الاسم اللاتيني لروسيا). تم اكتشافه في عام 1844 من قبل البروفيسور في جامعة Kazan كارل كارلوفيتش كلوس، وقد دخل التاريخ والعلم والتكنولوجيا منذ ذلك الحين. اليوم، الروثنيوم هو واحد من المواد الأكثر صلابةً وتبلغ درجة انصهارها 2250 درجة مئوية، ومقاومة التآكل، لا غنى عنه في الإلكترونيات والكاتاليز والمجال الفضائي حتى.

اسم العنصر يأتي من اللغة اللاتينية Ruthenia، التي تعني «روسيا» أو «روس». كارل كلوس، مكتشف الروثنيوم، أشار إلى أن الاسم يعطى في شرف بلاده. كان هذا فعلًا للوطني الألماني الأصل، الذي ربط حياته بروسيا وأراد أن يُطيل اسمها في جدول الدورات الدورية.

رقم العنصر في جدول مendeleyev (44) يتم تحديده بعدد البروتونات في نواة ذرة العنصر. هذا الرقم يحدد الروثنيوم بشكل واضح كعنصر كيميائي. في جدول الدورات الدورية، يقع في مجموعة VIIIB، في الفترة الخامسة، ويُعتبر جزءًا من مجموعة الروثنيوم — روديوم — بلاتين — مجموعة من المعادن تشترك في الخصائص الكيميائية. توقع mendeleev وجود هذا العنصر، وترك مكانًا خاليًا له في الجدول، لكن اكتشافه الفيزيائي حدث قبل أن يُصاغ الكيميائي العظيم قانونه.

44رقم الذري

12,45 غ/سم³كثافة

~2250 درجة مئويةدرجة انصهار

+25,5 درجة مئويةدرجة انصهار ثاني أكسيد روثنيوم الأربعة RuO₄

ولد كارل كارلوفيتش كلوس في دارتمت (الآن تارتو) في عام 1796 في عائلة فنان. فقد والده في سن مبكرة، وبدأ العمل في الصيدلية في سن 14، وتمكن من اجتياز امتحان الصيدلي دون تعليم ثانوي. لاحقًا أسس صيدلية خاصة في Kazan، لكن شغفه الحقيقي دائمًا كان العلم. شارك في استكشافات نباتية في سهول Volga-Ural، وبدأ في سن 40 مهنة في جامعة Kazan، حيث سرعان ما تولى قيادة مختبر الكيمياء.

في عام 1841، بدأ كلوس، بتوجيه من وزارة المالية، دراسة بقايا نفايات رуда البلاتين من Ural، التي تراكمت في بنك العملات في Petersburg. كانت مهمته العثور على طرق أكثر فعالية لاستخراج البلاتين النفيس. خلال تجارب دقيقة ومؤذية (مركبات الروثنيوم شديدة السمية) اكتشف كلوس وجود عنصر غير معروف من قبل.

خلال أحد التجارب، تلقى كارل كلوس، الذي كان يعتاد على尝试 المواد التي يحصل عليها، حروق شديدة في فمه بشرح من روثنيوم. لحسن الحظ، لم يمنع ذلك منه من إكمال البحث.

في عام 1844، استطاع استخراج 6 جرام من الروثنيوم النقي، درس خصائصه الكيميائية بشكل دقيق وحدد كتلة الذرة. ومع ذلك، لم يلتقي المجتمع العلمي، خاصة الكيميائي السويدي الشهير ينس بيرتزيليوس، بالاكتشاف بترحيب. فقط بعد أن قام بيرتزيليوس بتحقق من نتائج كلوس وتأكيدها، تم اعتماد الروثنيوم رسميًا كعنصر جديد.

الروثنيوم هو معادن فضي براق مع صلابة عالية جدًا وقسوة. إنه متبلغ بشكل لا يصدق: درجة انصهارته 2250 درجة مئوية، ودرجة غليانه حوالي 4900 درجة مئوية. إنه من أكثر العناصر كثافة (12,45 غ/سم³).

الاستقرار الكيميائي. الروثنيوم الكميائي لا يُكسر في الهواء حتى عند تسخينه إلى 930 درجة مئوية ولا يتفاعل مع الأحماض القوية والقواعد القوية. هذا يجعله حقيقيًا "الأرستقراطي" بين المعادن.

الأكسيد العدواني. أبرز ميزة الروثنيوم — أكسيده العالي RuO₄. هذا المركب الذهبي البرتقالي قابل للإشتعال عند درجة حرارة +25,5 درجة مئوية، ويغلي عند +27 درجة مئوية. يملك هذه المركب خصائص أكسدية قوية للغاية، يمكنه إشعال المواد العضوية مثل الكحول.

النشاط الكاتاليطي. الروثنيوم هو كاتاليزر ممتاز للتفاعلات الهيدريدية والهيدروكسيدية للمركبات العضوية.

خصائص الروثنيوم الفريدة جعلته لا غنى عنه في أكثر المجالات التكنولوجية تطورًا.

الإلكترونيات والهندسة الميكانيكية. يتم استخدام خليط الروثنيوم مع البلاتين والبلاتين في صناعة الاتصالات الكهربائية المقاومة للتآكل في الأجهزة القياسية. يزيد إضافة الروثنيوم من مقاومة التآكل لتيتانيوم، مما يُطلب في الصناعة الميكانيكية الكيميائية.

الكاتاليز. الروثنيوم هو مكون رئيسي للكاتاليزات في الصناعة الكيميائية. يُركز الاهتمام به في السنوات الأخيرة كأحد أكثر الكاتاليزات فعالية للتفاعلات الهيدريدية — عملية مهمة لتحقيق الهيدروجين الأخضر وتصنيع المواد العضوية.

الصناعة الفضائية. توفر قوة تحمل عالية ومتانة الروثنيوم له استخدامًا واسعًا في الصناعة الفضائية. على سبيل المثال، يتم استخدام خليطات الروثنيوم في أنظمة معالجة المياه على محطات الفضاء.

السوبركوندكتور. خليطات الروثنيوم مع لانتانيوم والسيلينيوم والسكند واليتريوم تتمتع بخصائص سوبركوندكتور فريدة.

النحاس. يتم استخدام الروثنيوم غالبًا للمعالجة الكهربائية للمنتجات النحاسية من الذهب والبلاتين. يمنحه هذا الطلاء بريقًا خاصًا ويعزز من مقاومته للخدوش.

يترتبط مستقبل الروثنيوم مباشرة بتطوير تقنيات الطاقة المتجددة والفضاء والكاتاليز. مع زيادة الطلب على الاقتصاد الهيدروجيني، يظل الروثنيوم أحد أكثر الكاتاليزات فعالية لتحلل الماء الكهربائي والهيدريدية للمواد العضوية. يدرس العلماء أيضًا استخدامه في إنتاج مواد قوية جديدة، السوبركوندكتورات عالية الحرارة وسبائك جديدة للعمل في ظروف استثنائية.

النتيجة: الروثنيوم — العنصر رقم 44، الذي تم اكتشافه في Kazan من قبل كارل كلوس — هو المعادن الروسية الذي تم تسميته على اسم روسيا. تصلبته، ومتانته الكيميائية وكاتاليزيتها تجعله لا غنى عنه في التكنولوجيات العالية الحديثة، من الإلكترونيات إلى استكشاف الفضاء.