Ru Atom numarası 44 olan rutenyum kimyasal elementini tanımlar. Periyodik tablonun platin grubundan nadir bir geçiş metalidir. Rutenyum, tıpkı diğer platin grubu metaller gibi diğer bileşiklerin çoğuna karşı etkisizdir. Kazan Devlet Üniversitesi’nde, element 1844 yılında Alman-Baltık doğumlu kimyager Karl Ernst Claus tarafından keşfedilmiş ve ona Rusça rutenyum adı verilmiştir. Rutenyum genellikle platin cevherlerinin küçük bir bileşenidir; 2009 yılında 19 ton olan yıllık üretim miktarı 2017 yılında 35,5 tona yükselmiştir. Üretilen rutenyumun çoğunluğu kalın film dirençlerde ve aşınmaya dayanıklı elektrik bağlantılarında kullanılmaktadır. Rutenyumun platin alaşımlarında ve kimyada katalizör olarak küçük bir rolü vardır.
Aşırı ultraviyole fotomasklar için kapak katmanı, rutenyum için yeni bir kullanım alanıdır. Ural Dağları’nın yanı sıra Kuzey ve Güney Amerika’da rutenyum tipik olarak diğer platin grubu metallerle birlikte cevherlerde bulunur. Sudbury, Ontario’da çıkarılan Pentlandit ve Güney Afrika’daki piroksenit yataklarının her ikisi de küçük ama önemli miktarda malzeme içerir.
Rutenyum’un Fiziksel Özellikleri
Rutenyumun en dış kabuğu, orada iki elektronu olan diğer tüm 8. grup elementlerinin aksine, yalnızca bir elektron içerir (son elektron bir alt kabuktadır). Yakın metaller olan niyobyum, molibden ve rodyum da bu anomaliyi sergiler.
Rutenyum’un Moleküler Bileşimi
Rutenyumun dört farklı kristal yapısı vardır, normal ayarlarda kararmaz, ancak 800 °C’de oksitlenir. Rutenyum erimiş alkaliler içinde çözündüğünde rutenatlar ( RuO4-2 ) üretilir. Asitler (aqua regia dahil) yerine halojenler yüksek sıcaklıklarda ona saldırır. Aslında, oksitleyici kimyasallar rutenyuma en hızlı saldıranlardır. Platin ve paladyum, eser miktarda rutenyum eklendiğinde daha sert hale gelebilir. Mütevazı miktarda rutenyum ilavesi titanyumun korozyon direncini önemli ölçüde artırır. Metali kaplamak için hem elektrokaplama hem de termal bozunma kullanılabilir. Bir rutenyum-molibden alaşımının 10,6 K’den daha düşük sıcaklıklarda süper iletken olduğu bilinmektedir.
Bu, ikinci ve üçüncü sıra geçiş metallerinin kimyasal davranışta belirgin farklılıklar gösterdiği tablonun solundan ilk gruptur. Rutenyum, +8 grup oksidasyon durumunu alabilen tek 4d geçiş metalidir ve o zaman bile daha ağır olan osmiyumdan daha az kararlıdır. Rutenyum, osmiyumdan farklı olarak ancak demir gibi +2 ve +3 alt oksidasyon durumlarında sulu katyonlar üretebilir.
4d alt kabuğu yarıdan fazla dolu olduğundan ve elektronlar metalik bağlanmaya daha az katkıda bulunduğundan, rutenyum molibdende görülen maksimumdan sonra 4d geçiş metallerinde atomlaşma entalpisinin yanı sıra erime ve kaynama sıcaklıklarında düşüş eğiliminde olan ilk metaldir.
Yarı dolu [Kr]4d55s2 konfigürasyonu nedeniyle, bir önceki element olan teknesyum, trendin dışında anormal derecede düşük bir değere sahiptir, ancak manganezin 3d geçiş serisinde olduğu gibi 4d serisindeki trendin dışında değildir. Rutenyum, Curie noktasının üzerinde olan daha hafif konjener demirin aksine, ortam sıcaklığında paramanyetiktir.
Rutenyumun İzotopları
Rutenyumun yedi kararlı izotopu doğal olarak oluşan formlarda bulunabilir. 34 radyoaktif izotopu da tanımlanmıştır. Yarı ömrü 373,59 gün olan 106Ru, yarı ömrü 39,26 gün olan 103Ru ve yarı ömrü 2,9 gün olan 97Ru radyoizotopları bu radyoizotopların en kararlı olanlarıdır.
Değerleri 89.93 u (90Ru) ile 114.928 u (115Ru) arasında değişen on beş radyoizotopun daha atom ağırlıkları karakterize edilmiştir. 95Ru (yarılanma ömrü: 1.643 saat) ve 105Ru (yarılanma ömrü: 4.44 saat) hariç, bunların çoğunun yarılanma ömrü beş dakikanın altındadır.
Beta emisyonu, en yaygın izotop olan 102Ru’dan önce meydana gelen elektron yakalamasından sonraki ana bozunma şeklidir. Teknesyum 102Ru’dan önceki ana bozunma ürünüdür ve rodyum da sonraki ana bozunma ürünüdür.
Bir uranyum veya plütonyum çekirdeği parçalanarak 106Ru üretir. Atmosferde keşfedilen yüksek 106Ru seviyeleri, 2017 yılında Rusya’da rapor edilmeyen bir nükleer kaza iddiasıyla ilişkilendirilmiştir.
Rutenyumun Bulunurluğu
Rutenyum, yerkabuğunun trilyonda sadece 100 parçasını oluşturan nispeten nadir bir elementtir ve en bol bulunan 78. elementtir. Ural Dağları’nın yanı sıra Kuzey ve Güney Amerika’da bu element tipik olarak diğer platin grubu metallerle birlikte cevherlerde bulunur. Hem Sudbury, Ontario, Kanada’dan çıkarılan pentlandit hem de Güney Afrika’daki piroksenit yatakları küçük ama ticari olarak önemli miktarlarda mineral içerir. Rutenyum orijinal haliyle son derece nadir bulunan bir mineraldir (Ir, Ru’nun yapısal boşluklarının bazılarını doldurur).
Rutenyumun en kararlı radyoizotopunun yarı ömrünün “sadece” yaklaşık bir yıl olduğu ve nükleer fisyonun oldukça yüksek miktarda rutenyum ürettiği göz önüne alındığında, rutenyumun kullanılmış yakıttan geri kazanılması önerileri sıklıkla yapılmaktadır. Yaklaşık iki milyar yıl önce Gabon, Oklo’da faaliyet gösteren doğal nükleer fisyon reaktörü de alışılmadık bir rutenyum yatağı içermektedir. Aslında, jeolojik geçmişte o bölgede bir nükleer fisyon zincir reaksiyonunun gerçekleştiğini tespit etmek için kullanılan çok sayıda yöntemden biri de orada keşfedilen rutenyum izotop oranıydı.
Oklo’da artık uranyum çıkarılmamaktadır ve burada bulunan platin grubu metallerden herhangi birini çıkarmak için önemli bir çaba sarf edilmemiştir.
Kaynak: Wikipedia
