Rutenio

iso = isotopo
NA = abbondanza in natura
TD = tempo di dimezzamento
DM = modalità di decadimento
DE = energia di decadimento in MeV
DP = prodotto del decadimento

Il rutenio è l'elemento chimico di numero atomico 44. Il suo simbolo è Ru. È un raro metallo di transizione del gruppo del platino; si trova nei minerali del platino ed in lega con esso viene usato come catalizzatore.

[modifica] Caratteristiche

Il rutenio è un metallo bianco e duro; si presenta in quattro forme cristalline diverse e non si opacizza a temperature ordinarie. Si ossida però con reazione esplosiva. Il rutenio si scioglie negli alcali fusi; non viene attaccato dagli acidi, ma subisce l'aggressione degli alogeni e - ad alte temperature - degli idrossidi alcalini. Piccole quantità di rutenio possono aumentare la durezza del platino e del palladio, nonché rendere il titanio più resistente alla corrosione. Sia per elettrodeposizione che per decomposizione termica, il rutenio può essere impiegato come rivestimento. Una lega di rutenio-molibdeno è superconduttrice a temperature inferiori a 10,6 K.

Gli stati di ossidazione del rutenio variano da +1 a +8 ed anche composti con numero di ossidazione -2 sono noti. I più comuni nei suoi composti sono +2, +3 e +4.

[modifica] Applicazioni

Per via del suo effetto indurente su platino e palladio, il rutenio viene usato in lega con essi per produrre contatti elettrici molto resistenti all'usura.

L'aggiunta dello 0,1% di rutenio al titanio ne aumenta la resistenza alla corrosione fino a 100 volte.

Il rutenio è anche un versatile catalizzatore: ad esempio, l'acido solfidrico può essere decomposto dalla luce usando una sospensione acquosa di particelle di solfuro di cadmio (CdS) e diossido di rutenio.

I complessi organometallici tra rutenio e carbene e tra rutenio e allenilidene si sono rivelati catalizzatori molto efficienti per la metatesi delle olefine (ossia per il riarrangiamento dei gruppi alchilici attorno agli atomi coinvolti nel doppio legame carbonio-carbonio) con importanti ricadute nella sintesi di composti organici e molecole di interesse farmaceutico.

Complessi organo-metallici del rutenio hanno evidenziato delle proprietà anti-tumorali portando allo sviluppo di medicinali sperimentali.

Altri complessi del rutenio, per via della loro capacità di assorbire la luce di tutto lo spettro visibile sono oggetto di ricerca nello sviluppo di tecnologie solari.

[modifica] Storia

Il rutenio (dal latino Ruthenia, Russia) fu isolato da Karl Klaus nel 1844. Klaus dimostrò che l'ossido di rutenio conteneva un nuovo elemento ed ottenne 6 grammi di rutenio metallico dalla parte di platino grezzo insolubile nell'acqua regia.

È possibile che già il chimico polacco Jedrzej Sniadecki avesse isolato l'elemento 44 da minerali del platino nel 1807, chiamandolo vestio, tuttavia il suo lavoro non fu mai confermato e successivamente egli ritirò la propria dichiarazione.

[modifica] Disponibilità

Questo elemento si trova di solito in minerali di metalli del gruppo del platino nei monti Urali e nelle americhe. Quantità piccole, ma commercialmente importanti, si trovano nella pentlandite estratta a Sudbury, Ontario e nei depositi di pirossinite in Sudafrica.

Questo metallo viene isolato attraverso un complicato procedimento chimico in cui si usa idrogeno per ridurre il rutenio ammonio cloruro e ottenere polvere di rutenio, che viene poi consolidata con tecniche metallurgiche o fusa in forni ad arco elettrico in atmosfera interte di argon.

È inoltre possibile ottenere rutenio dal combustibile nucleare esaurito, che contiene una piccola percentuale di isotopi di rutenio: il rutenio prodotto in questo modo contiene però isotopi radioattivi (¹⁰⁶Ru) con una emivita di 373,59 giorni, perciò deve essere lasciato in deposito in strutture sicure per almeno 30 anni, affinché possa smaltirlo completamente, prima di poter mettere in commercio il metallo ottenuto.

[modifica] Composti

I composti del rutenio sono spesso molto simili per proprietà a quelli del cadmio, ed esibiscono almeno otto stati di ossidazione diversi; i più comuni però sono +2, +3 e +4.

[modifica] Isotopi

Il rutenio in natura è una miscela di sette isotopi. I radioisotopi più stabili sono ¹⁰⁶Ru con emivita di 373,59 giorni, ¹⁰³Ru con emivita 39,26 giorni e ⁹⁷Ru con emivita 2,9 giorni. Esistono altri 15 radioisotopi con pesi atomici che vanno da 89,93 amu (⁹⁰Ru) a 114,928 (¹¹⁵Ru). La maggior parte di questi ha emivite di meno di 5 minuti, tranne ⁹⁵Ru (1,643 ore) e ¹⁰⁵Ru (4,44 ore).

Il modo di decadimento più frequente prima dell'isotopo più abbondante (¹⁰²Ru) è la cattura elettronica, che da origine ad un atomo di tecnezio; quello più frequente dopo il ¹⁰²Ru è invece il decadimento beta, che trasforma l'isotopo in un atomo di rodio.

[modifica] Precauzioni

Il tetrossido di rutenio (RuO₄), simile al tetrossido di osmio, è molto tossico e può esplodere. Il rutenio non ha nessun ruolo biologico ma macchia facilmente la pelle umana, può essere cancerogeno ed è soggetto a bioaccumulo nelle ossa.