Rutenyum Nedir (Özellikleri, Kullanımı)

Rutenyum, nadir bulunan elementler arasındadır. Kullanımı çok sınırlıdır. Dikkat çekici özellikleri tercih sebebidir. Dolma kalem uçları rutenyumdur.

Rutenyum, ismini çok az duyduğumuz metaller arasındadır. Elektronik sektörü ve kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Çok nadir bulunur, yerkabuğundaki elementler arasında 74. sıradadır. Üretimi de çok azdır. Platin cevherinden elde edilir. Radyoterapi uygulamalarında kullanımı araştırılmaktadır. Nükleer silah testlerinde kullanılmıştır. Son yıllarda takı ve mücevherlerde kullanılmaya başlanmıştır. İki kez keşfedilen elementlerdendir. Çok iyi bir katalizör olması özelliği bitkilerin fotosentezine benzetilir. Alaşımlarda metalleri sertleştirir. Pek tanımadığımız bu metalle ilgili birçok bilgiyi makalemizden öğrenebilirsiniz.

Tarihçesi

Rutenyumun bilimsel anlamda keşfi 1844 yılında gerçekleşmiştir; ancak bu tarihten 36 yıl önceye ait bir keşif macerası daha vardır. Şöyle ki; rutenyum aslında ilk olarak 1808 yılında Polonyalı kimyager Jedrzej Sniadecki tarafından Güney Amerika’daki platin cevherleri üzerinde yapılan araştırmalar sırasında keşfedilmiştir. Hatta Sniadecki, bulduğu yeni metale “vestium” adını vermiştir. Ancak daha sonra Fransız kimyagerler platin cevherlerinde Sniadecki’nin bulduğu metali elde edemedi. Bunu öğrenen Sniadecki’nin cesareti kırıldı ve keşif iddiasını geri çekti.

Bilimsel keşfi ise, 1844 yılında Baltık kökenli Alman kimyager Karl Ernst Claus tarafından Rusya’nın Kazan kentinde gerçekleşmiştir. Kazan Devlet Üniversitesi profesörlerinden Claus, “Karl Karlovich Claus” olarak da bilinir. 1825 yılında kimyagerler Jöns Berzelius ve Gottfried Osann, platini ayrıştırma çalışmaları sırasında 3 farklı yeni metal keşfettiklerini duyurdu. Bu metalleri ayrıştırarak rutenyumu izole eden isim ise Claus oldu. Ünlü kimyager, Ural Dağları’ından elde edilen ham platinden 6 gram rutenyum ayrıştırdı ve adını “rutenyum kâşifi” olarak bilim dünyasına kabul ettirdi. Yani böylece rutenyum iki kez keşfedilmiş oldu.

Claus, bulduğu metale Latince “Rusya” anlamındaki “Ruthenia” kelimesinden türettiği “ruthenium” yani Türkçe karşılığı olan “rutenyum” adını önerdi. Osann da, izole edemediği metal için bu adı önermişti. Keşfinden sonra kullanımı çok nadir olan rutenyum, 1944 yılında dolmakalemlerin uçlarında kullanılmaya başlandı. Daha sonraki yıllarda da özellikleri ortaya çıktıkça kullanımı arttı. 1940-1980 yılları arasında da nükleer silah testlerinde kullanılmıştır.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Rutenyumun kimyasal simgesi “Ru”dur. Atom numarası 44, atom ağırlığı 101,07’dir. Erime noktası 2333, kaynama noktası 4147 derecedir. Yoğunluğu santimetre başına 12,41 gramdır. Periyodik cetvelin 8. grubunda yer alan geçiş elementidir. Parlak, gümüş beyaz renkli bir metaldir. Sert ve kırılgandır. Platin grubu metallerdendir. Bu gruptaki en hafif metaldir. Kolayca toz haline getirilebilir. Rulo ve tel haline getirmek zordur. Kristal yapısı altıgendir. Korozyona ve asitlere karşı dirençlidir. Altın suyunda çözünür. Eritme işlemi sırasında potasyum rutenat bileşiğini vererek çözünür. Tuzları 3, 4, 6 ve 7 değerliklidir. Bu tuzlar kahverengi veya yeşil renklidir. Dört kristal modifikasyona sahiptir. Yüksek sıcaklıklara maruz kalmadığı sürece bozulmaz. Oksitleyici maddelerden kolayca etkilenir.

Rutenyum, birçok kimyasala karşı inerttir. Oda sıcaklığında oksijenle reaksiyona girmez. 800 derecede ısıtıldığında yükseltgenerek oksijenle bileşikler oluşturur. Oksijenli bileşikleri rutenik asit ve perrutenik asit olarak adlandırılır. Bu bileşikler, manganat ve permanganat tuzlarla benzer özellikler taşır. Çoğu asit ve suda çözünmez. Asit ile ayrı ayrı reaksiyona girmeyen maddelerle reaksiyona girebilir. En yaygın bileşiği rutanyum triklorürdür. Bilinen en yüksek rutenyum halojenür, hakzaflorürdür, koyu renkli bir katıdır ve 54 derecede erir. Bu halojenür, su ile temas ettiğinde şiddetle hidrolize olur, rutenyum florür karışımı oluşur, flor gazı salınır.

Rutenyum peroksit (RuO4), portakal renginde katıdır, ısıtılınca patlar. Bazik oksit karışımları, halojenler ve sodyum peroksit ile bileşikler oluşturabilir. Klorür, amonyum ve nitratlı karmaşık bileşikleri de vardır. Magnezyumla indirgenerek klorüre dönüşür. Rutenyum tetraoksit, kuvvetli bir oksidasyondur, toksiktir, patlayabilir. En kararlı oksidi bile düşük sıcaklıklarda buharlaşır. Havada oksitlenir. Pirometalürjik olarak geri dönüşümü oldukça zordur.

Doğada platin cevherlerinde çok nadir olarak bulunur. Yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında 74. sıradadır ve içeriği milyonda 0,0004 oranındadır. Başka bir deyişle yerkabuğunda en az bulunan 6. elementtir. Nadir olarak pentlandit ve piroksenit minerallerde platine bağlı olarak ticari anlamda değerli rutenyuma rastlanır. Platin, bakır ve nikel cevherlerinden yan ürün olarak elde edilir. Doğal rutenyum, 7 kararlı izotopun karışımından oluşur. En az 9 adet de radyoaktif izotopu vardır. Radyoaktif izotoplarından Rutenyum-106’nın yarılanma ömrü 373,6 gündür. Bu izotop, bozunduğunda beta ışınları yani radyasyon yayar, kanser hücreleriyle savaşır. En yaygın izotopu Rutenyum-102’dir.

Hangi Alanlarda ve Ürünlerde Kullanılır?

Rutenyum, kullanım alanı sınırlı olan bir metaldir. Çok iyi bir katalizördür. Bu özelliğiyle platin grubu metaller arasında en ayrıcalıklı metaldir. Rutenyum katalizörlerinin ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme potansiyeli vardır. Rutenyumun platin ve paladyumla alaşımları takı sektöründe kullanılmaktadır. Sertliği sebebiyle takılardaki alaşımlarda tercih edilir. Ayrıca alaşımlarda malzemeleri dirençli hale getirme özelliği vardır. Rutenyum tüketiminin yaklaşık yüzde 50’si elektronik sektöründe, yüzde 40’ı da kimya endüstrisinde yapılmaktadır. İridyum, paladyum, platin, osmiyum ve rodyum gibi platin grubu metalleri ile alaşımlar oluşturur. Bu grup dışındaki metallerle alaşımları nadirdir. Katıldığı alaşımlarda metallere sertlik kazandırır. Titanyum alaşımının korozyon direnci oldukça yüksektir. Molibden-rutenyum alaşımı süper iletken olarak bilinmektedir. Jet motorları türbinlerinde kullanılan süper alaşımlarda rutenyum vardır. Rutenyum, uranyum ve plütonyum ile birlikte fisyon ürünleri olarak nükleer reaktörlerde bulunur. Sıcaklık ölçüm cihazlarında kullanılır.

Rutenyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürünler şunlardır; elektrik kontakları, dolma kalem uçları, ölçüm aletleri, film tabakaları, elektro kaplamalar, tıbbi aletler, seramik ve cam boyaları, petrol rafinerisi, havacılık…

Rutenyumun radyoaktif izotoplarının kanser tedavilerinde kullanılması için araştırmalar sürmektedir. Bazı bileşiklerinin DNA’ya bağlanma eğilimi ve tümörlere karşı direnci tespit edilmiştir. Rutenyum-106, bazı göz kanserlerinde denenmiştir. Rutenyum, çok bilinmese de insan sağlığına etkileri olabilen bir element. Rutenyum veya bileşiklerinin vücuda alınması durumunda toksik etkileri vardır. Mikroçipler, mikroelektronik uygulamalar, sabit disklerde de kullanılabileceği öngörülüyor. Rutenyum bileşiklerinin ışığı emme özelliği sebebiyle güneş enerjisi sistemlerindeki kullanımı da araştırılmaktadır. Takı ve mücevher sektöründe de platin ve altına alternatif olabilecek özelliktedir. Ancak hiçbir rutenyum bileşiği ticari anlamda çok önemli görülmüyor.

Bunları Biliyor Musunuz?

• Rutenyumun çok iyi bir katalizör olma özelliği; güneş ışığını depolayarak kimyasal enerjiye dönüştürme işlemi olan bitkilerin fotosentez dönüşümüne benzetilmektedir.
  
• Rutenyum tetraoksit, çok tehlikeli bir maddedir. Dumanı, gözleri, cildi ve solunum yollarını tahriş eder.
  
• Rutenyum-106, 1945 yılında ABD’de yapılan nükleer silah testlerinde yer alan radyonükleidlerden biridir. Bu radyonükleidlerin kullanımı 1980 yılında Çin’in testleri ile sona ermiştir. Yıllardır süren çevresel kanser riskini doğuran etkenler radyonükleidlerdir.
  
• Rutenyumun dünyadaki yıllık üretimi yaklaşık 15-20 ton, yani standart bir kamyonun kasasını dolduracak kadardır.
  
• Titanyuma yüzde 0,1 oranında rutenyum eklendiğinde korozyon direncini 100 kat artırır.
  
• Rutenyum, Ural Dağları (Rusya) ve ABD’deki platin cevherlerinden elde edilir. Kanada ve Güney Afrika’daki bazı cevherlerde de nadir ancak ticari anlamda önemli rutenyum içeren mineraller vardır.
  
• Dünyadaki toplam rutenyum rezervinin toplam 5 bin ton olduğu tahmin edilmektedir.
  
• Türkiye’de rutenyum cevheri ve üretimi bulunmuyor.