2.5Химические свойства рутения

Степень окисления от +2 до +8, наиболее часто встречающиеся +3, + 4, +6, +8.

Окислительно-восстановительный потенциал рутения в кислотных средах равен от 0,874 до 0,9 В.

Рутений достаточно пассивный металл, в нормальных условиях на него не действуют кислоты, даже царская водка. Расплавленные щелочи в смеси с окислителями переводят рутений в растворимые в воде соли рутенаты Me₂RuO₄ и перрутенаты MeRuO₄ (где Me - щелочной металл), в которых рутений проявляет степень окисления +6 и +7 соответственно. Существуют четырёхвалентные соединения рутения. Трехвалентный рутений известен в форме простых соединений типа RuCl₃, RuI₃, а также большого числа комплексных соединений типа Me₃[RuAr₆], Me₂[RuAl] и др. Соединений двухвалентного рутения получено мало. При температуре от 450 до 600 °С рутений легко растворяется в воде, образуя раствор бурого цвета.

Гидриды рутения не обнаружены.

Компактный рутений адсорбирует некоторое количество водорода; наибольшей адсорбционной способностью обладает рутений, полученный электроосаждением. Содержание адсорбированного водорода в порошковом рутении при комнатной температуре существенно зависит от давления.

С понижением температуры абсорбция уменьшается, причем наиболее резко при температуре от 400 до 450 °С.

Диаграмма состояния рутений-кислород не изучена. Однако, известно, что при нагревании на воздухе выше 400 °С рутений легко окисляется до RuО₂. Известна также четырехокись RuO₄, открытая еще в 1860 г.

Взаимодействие рутения с азотом практически не изучалось.

Максимальная растворимость углерода в рутении при 1 942 °С достигает 0,36 % (по массе); при температуре 1 256 °С она составляет 0,112 %, а при 820 °С – от 9 до 10 %. Избыточный углерод выделяется по базисным плоскостям кристалла в виде пластин графита неправильной формы и различного размера.

По характеру взаимодействия с переходными металлами рутений резко отличается от других металлов платиновой группы, поскольку образует наиболее простые диаграммы с наименьшим числом химических соединений. Непрерывные твердые растворы рутений образует с осмием, технецием, рением и кобальтом. Переходные металлы VA и VIA группы растворимы в рутении в количестве до 52,5 %. Растворимость элементов II-IV групп существенно ниже и составляет от 2 до 8 %. Типичными соединениями в сплавах рутения являются Лавес-фазы [7].

2.6 Технологические свойства рутения

Рутений поставляют в виде порошка или прессованных и спечённых прутков. Выплавляют рутений и его сплавы в индукционных дуговых и электронно-лучевых печах в среде аргона или в вакууме. Полосы или прутки из рутения можно изготовить ковкой в обжимках, свободной ковкой или прокаткой. Ковку в обжимках проводят при температуре от 1 150 до 1 500 °С, прокатку - при температуре от 1050 до 1250 °С. Полосу рутения, прокатанную до 0,5 мм, можно далее раскатать при комнатной температуре до толщины 0,08 мм. Температура рекристаллизации рутения по различным данным составляет химического элемента рутения от 1 000 до 1 400 °С. Эта температура зависит от его чистоты, которая в свою очередь определяется способом его получения.

При прокатке в вакууме технологические свойства рутения выше, чем при прокатке на воздухе, так как при этом не происходит газонасыщения металла и образования поверхностного слоя окалины, наличие которой может привести к разрушениям по кромкам материала, подвергнутого обжатию порядка 30 %. Прокатка рутения при температуре от 1 100 до 1 200 °С не приводит к упрочнению материала, так как при этих температурах и обжатиях порядка 30 % происходит динамическая рекристаллизация.

Рутений - редкий и очень рассеянный элемент. Известен единственный минерал, который он образует в естественных условиях. Это лаурит RuS₂- очень твердое тяжелое вещество черного цвета, встречающееся в природе крайне редко. В некоторых других природных соединениях рутений - всего лишь изоморфная примесь, количество которой, как правило, не превышает десятых долей процента. Небольшие примеси соединений рутения были обнаружены в медно-никелевых рудах канадского месторождения Седбери, а потом и на других рудниках.

Помимо всего прочего, рутений может образовывать длинноцепочечные полимерные молекулы. Для него характерно образование цепей, аналогичных силиконовым: - Ru - О - Ru - O - Ru - O - [8].