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不一样的元素故事:莫弃钌|《自然-化学》专栏

本文是《自然-化学》元素故事系列的第21篇文章:了解了解

从西伯利亚微末开始,现在已经发展成为一个极其有趣和有用的元素。在本文中,Simon Higgins在过去探索这个元素——也许还有诺贝尔奖发现的未来角色。

位于元素周期表表中d区域;当然,这种元素显示了过渡金属的各种特性,如广泛的氧化态(从VIII到-II)形成配合物。Karl Klaus在1844年用王水溶解西伯利亚粗铂,然后从不溶的残渣中提取出了这种元素:这是对钌的第一次记述。

根据俄罗斯拉丁语的名字Ruthenia,Klaus命名这个元素Ruthenium——一方面,这个名字向他的祖国致敬,另一方面也向他致敬Gottfried Osann结果的认可:后者曾提出这种残留物中有多种新元素,并将其中一种命名为ruthenium。

来源: A.WING/WIKIMEDIACOMMONS; BENJAH-BMM27

是一种稀有元素(仅占地壳的10%)^-7%)。在2010年底,由于铑和铂的需求远高于其他五种铂系金属(焦、铑、铱、钯和铂),通常与其他五种铂系金属一起出现。.60英镑/5.每克60美元已经相当便宜了。

在工业上,用于提高合金硬度,用于配电开关设备。此外,少量混合(<在1%)之后,钛的耐腐蚀性也会大大提高。

在研究人员眼中,它的化学性质几乎具有独特的魅力,这是一种奇特、有时甚至迷人的元素。例如,1984年出版了一部权威作品,Seddon和Seddon的The Chemistry of Ruthenium,这本书批判性地评论了1978年以来的所有相关文献。到目前为止,很难想象类似的全面更新!

和焦氙一样,也可以RuO4中已知最高的氧化态形式——VIII。这种活泼而有毒的化合物有一种类似臭氧的气味——如果有人真的莽撞到用自己的鼻子去闻的话,它可以溶解在CCl而且是强氧化剂。

然而,化学的初始原料通常是水合三氯化物,这是一种几乎黑色和反射的固体,将用于工业HCl溶液溶解RuO4然后蒸干制成化合物。它可以溶解在各种溶剂中,具有很强的反应活性;与名称暗示的结构不同,它实际上主要由氧桥连接(IV)氯配合物为中心。

1965年,Allan和Senoff第一组报告了配位化学的一个里程碑:N2配位化合物[Ru(NH3)5(N2)]X2 (X = 阴离子)的合成。这种化合物最初是由水合三氯化铌制成的;2100 可以在产品的红外光谱中观察到cm^-1处有弱的、来自N≡N伸缩振动谱带。

他们的发现刺激了合成固氮催化新领域的诞生;这一领域带来了许多新的化学反应和理解,但不幸的是,目前还没有一个竞争对手能够廉价地与哈伯法竞争。

如今,钽处于许多重要科学领域的前沿。例如,用于烯烃复分解反应的耐空气和水分的均相催化剂对全合成和材料化学产生了重大影响Bob Grubbs因此,分享了2005年诺贝尔化学奖。

在有机合成反应中也广泛应用于不对称氢化(野依良治的工作是典型的,因此成为2001年诺贝尔化学奖的获得者之一),现在化疗也在调查使用这些配合物的可能性。

恐怕最近研究的最多的合物是[Ru(2,2′-bipyridine)3]2 及其衍生物。这种化合物在可见光照射下会形成长寿命的光刺激三重态,实际上成为[RuIII(2,2′-bipyridine)2 (2,2′-bipyridine?–)]2 。Ru(III)它是一种强氧化剂,,2′-强还原剂是联吡啶自由基阴离子。

在20世纪70年代中期,有人指出,理论上,这种光激发态可以分别氧化和还原水O2和H2.并引发了大量的研究。事实上,该反应系统只能在牺牲还原剂和淬灭剂时生效,如甲基紫色,只产生氢气。

最近,许多配合物被用作染料敏化太阳能电池(例如)Gr?tzel在电池中使用染料的研究。该电池采用宽带间隙半导体纳米颗粒(通常是TiO2)染料作为阳极,用共价键连接到阳极,受光刺激后将电子传输到阳极。

不一样的元素故事:莫弃钌|《自然-化学》专栏

这个过程产生的Ru(III)碘阴离子在液体电解质中恢复,产生的碘在阴极中再次恢复为离子 。该电池被视为硅基太阳能电池未来的价格战对手。

已经发现了150多年,但其化学性质仍在提供新的发现和潜在的技术。毫无疑问,它将继续吸引更多的研究人员进一步研究它。

自然化学原文于2010年11月23日发表In Your Element原作者:利物浦大学化学系Simon HigginsRegarding ruthenium自然化学原文于2010年11月23日发表In Your Element原作者:利物浦大学化学系Simon Higgins

Regarding ruthenium

nchem|doi:10.1038/nchem.917

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