روتنیم چیست؟

جهان هستی مملو از عناصری است که برخی از آن‌ها برای ما شناخته شده‌اند و برخی دیگر همچنان ناشناخته باقی مانده‌اند. تاکنون حدود ۱۱۸ عنصر شیمیایی کشف و به ثبت رسیده است. این عناصر به طور کلی به دو دسته فلز و نافلز تقسیم می‌شوند. یکی از این عناصر فلزی روتنیم نام دارد که در این مقاله قصد داریم به بررسی آن و نقش آن در صنایع مختلف بپردازیم. با ما همراه باشید.

روتنیم یا Ruthenium عنصری شیمیایی از دسته فلزات واسطه است که با عدد اتمی ۴۴ شناخته می‌شود. این فلز کمیاب به گروه پلاتین تعلق دارد و به صورت محدود در سنگ‌های حاوی پلاتین یافت می‌شود. این عنصر در سال ۱۸۴۴ میلادی توسط کارل ارنست، دانشمند روسی، کشف شد و به افتخار کشور روسیه نام روتنیم بر آن گذاشته شد. تاکنون حدود ۵۰۰۰ تن ذخایر شناخته‌شده از روتنیم شناسایی شده و به طور میانگین سالانه حدود ۳۰ تن از این فلز استخراج می‌شود. . این مقاله به منظور آگاهی بیشتر مخاطبین و علاقه مندان به انواع فلزات گرانبها از سوی سایت تخصصی pelatin .ir ارائه گردیده است. فیدار فلزات رهسام آران اولین مرکز خرید و فروش پلاتین ، خرید و فروش رودیوم ، خرید و فروش پالادیوم میباشد. 

روتنیم چیست؟

نخستین بار در سال ۱۸۰۸، شیمیدانی لهستانی به نام یندژی اسنیادکی در هنگام مطالعه سنگ معدن پلاتین استخراج‌شده از آمریکای جنوبی موفق به شناسایی فلزی ناشناخته شد. او این فلز جدید را “وستیوم” نام‌گذاری کرد. با این حال، تلاش شیمیدانان فرانسوی برای تکرار آزمایشات او به نتیجه‌ای نرسید و آن‌ها نتوانستند فلز مورد نظر را در سنگ معدن پلاتین پیدا کنند. پس از آگاهی اسنیادکی از این موضوع، او به این نتیجه رسید که احتمالاً اشتباهی رخ داده و ادعای خود را پس گرفت.

چند دهه بعد، در سال ۱۸۴۴، کارل ارنست کلاوس، شیمیدان برجسته روسی، بررسی‌هایی را روی باقیمانده محلول پس از تصفیه پلاتین خام شروع کرد. او موفق شد عنصر روتنیم را از بخش‌هایی از پلاتین خام که در مخلوط تیزاب سلطانی (ترکیب اسید کلریدریک و اسید نیتریک) نامحلول باقی می‌ماند، استخراج کند. کلاوس نام این عنصر را از واژه لاتین “روتنیا” که اشاره به منطقه‌ای تاریخی در روسیه و اوکراین امروزی دارد، انتخاب کرد. در نهایت، نمونه‌ای خالص از عنصر روتنیم در همان سال توسط آیل هات میچرلیش، شیمیدانی آلمانی، تولید شد.

خواص روتنیوم:

روتنیم یکی از فلزات نجیب و عضوی از گروه عناصر پلاتین است که به دلیل خواص منحصربه‌فردش کاربردهای متنوعی دارد. از برجسته‌ترین ویژگی‌های فلزات نجیب، مقاومت عالی آنها در برابر خوردگی و اکسیداسیون است، و روتنیم نیز از این قاعده مستثنی نیست. این فلز به‌ویژه در محیط‌های مرطوب مقاومت چشمگیری نشان می‌دهد و همین ویژگی سبب شده تا در حوزه‌های مختلفی از جمله صنعت، شیمی، متالورژی، جواهرسازی و پزشکی به‌کار گرفته شود.

به عنوان سبک‌ترین عضو خانواده پلاتین، روتنیم از نظر شیمیایی شباهت‌هایی به ایریدیم دارد. این فلز در برابر اسیدها پایدار است و واکنشی نشان نمی‌دهد، مگر آنکه کلرات پتاسیم به محیط اضافه شود که در آن صورت اکسیداسیونی سریع و انفجاری رخ می‌دهد. اگرچه اکسیدکننده‌ها می‌توانند موجب خوردگی و سایش در روتنیم شوند، اما این فلز در دمای معمولی در برابر اکسیداسیون هوا بسیار مقاوم است و سطح آن تیره یا لکه‌دار نمی‌شود؛ هرچند که افزایش دما تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌تواند فرآیند اکسیداسیون را تسریع کند.

به دلیل مقاومت بالای روتنیم در برابر حل شدن در اسیدها و ویژگی ضد سایش آن، این فلز اغلب برای جلوگیری از اکسید شدن سطح اشیاء به‌صورت لایه‌ای نازک آبکاری می‌شود. همچنین کاربرد قابل‌توجهی در صنایع الکترونیکی دارد و معمولاً به عنوان روکش اتصالات الکتریکی استفاده می‌گردد.

مشخصات روتنیم

روتنیم عنصری با رنگ نقره‌ای سفید است که به‌صورت طبیعی در طبیعت یافت می‌شود. این عنصر با عدد اتمی ۴۴ در گروه ۸ و دوره ۵ جدول تناوبی جای دارد و آرایش الکترونی آن [Kr] 4d7 5s1 است. نقطه ذوب روتنیم ۲۶۰۷ کلوین (۲۳۳۴ درجه سانتی‌گراد یا ۴۲۳۳ درجه فارنهایت) و نقطه جوش آن ۴۴۲۳ کلوین (۴۱۵۰ درجه سانتی‌گراد یا ۷۵۰۲ درجه فارنهایت) است.

کاربردهای روتنیم

این پرسش مطرح می‌شود که عنصر روتنیم چه کاربردهایی دارد؟ فلز روتنیم به دلیل خواص منحصربه‌فرد خود، در صنایع مختلف شامل شیمیایی، الکترونیک، پزشکی و حتی زمینه‌های نوآورانه دیگر به‌وفور استفاده می‌شود. در ادامه به تفصیل درباره این کاربردها توضیح خواهیم داد.

صنایع شیمیایی

روتنیم در صنایع شیمیایی جایگاه ویژه‌ای دارد. به‌عنوان نمونه، در فرایند تولید کلر، از اکسید روتنیم برای پوشش دادن آند سلول‌های الکتروشیمیایی استفاده می‌شود. همچنین این فلز در واکنش‌های تجزیه آمونیاک و تهیه اسید استیک به‌عنوان کاتالیزور عمل کرده و نقشی کلیدی در تثبیت نیتروژن طی تولید آلیاژهای مقاوم به خوردگی ایفا می‌کند. از سوی دیگر، مقادیر کمی از روتنیم برای سخت کردن آلیاژهای فلزات گران‌بهایی نظیر پلاتین و پالادیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع، خواص کاتالیزوری روتنیم امکان عملکرد بهتر این آلیاژها را در برابر حرارت فراهم می‌آورد.

صنایع الکترونیکی

به واسطه مقاومت بالا و سختی آلیاژهای ترکیب‌شده با روتنیم، این فلز در تولید اتصالات الکتریکی و تراشه‌های مقاوم به سایش و خوردگی بسیار مورد توجه قرار دارد. اگرچه از فلز رودیم هم می‌توان بهره برد، اما روتنیم به دلیل هزینه پایین‌تر عموماً انتخاب اول است. علاوه بر این، ترکیبات نظیر دی‌اکسید روتنیم در مقاومت‌های لایه ضخیم تراشه‌ها کاربرد دارند. بنابراین، بخش عمده‌ای از روتنیم تولیدشده جهان (حدود ۵۰ درصد) صرف استفاده در اتصالات الکتریکی مقاوم به خوردگی و مقاومت‌های لایه ضخیم می‌شود.

ساخت ابزارهای ظریف

یکی دیگر از کاربردهای این فلز، مشارکت آن با پلاتین و پالادیم در تولید زیورآلات خاص، تارهای سازهای موسیقی و ابزارهایی با لبه‌های تیز نظیر نوک قلم خودنویس است. این موارد از مهم‌ترین قابلیت‌های این آلیاژ ترکیبی هستند.

صنایع اپتیک

از آنجایی که ترکیبات روتنیم توانایی جذب طیف مرئی نور را دارند، از این خاصیت برای تولید سلول‌های خورشیدی استفاده می‌کنند. این فناوری امکان تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی را فراهم کرده است. به‌علاوه، اخیراً از لایه‌های روتنیمی به‌عنوان پوشش محافظ برای فوتوماسک‌های فرابنفش نیز بهره برده می‌شود.

پزشکی

در حوزه پزشکی، کاربردهای روتنیم شگفت‌انگیز هستند. این عنصر در رادیوتراپی سلول‌های بدخیم و سرطان چشم نقش مهمی ایفا می‌کند. به‌علاوه، از ترکیبات آن برای تعیین سطح هورمون کلسی‌تونین در خون استفاده می‌شود که تشخیص و درمان بیماری‌های مرتبط با غده‌های تیروئید و پاراتیروئید را تسهیل می‌کند.

در مجموع، روتنیم به‌واسطه انعطاف‌پذیری و ویژگی‌های بی‌نظیرش، یکی از عناصر حیاتی در پیشبرد دانش و صنعت مدرن است که کاربری آن روزبه‌روز گسترده‌تر می‌شود.

به دلیل شباهت خصوصیات و هزینه کمتر در مقایسه با رودیوم، بخش بزرگی از مصرف روتنیم در ساخت کنترل‌های الکترونیکی صورت می‌گیرد.

یکی دیگر از کاربردهای این عنصر استفاده از ترکیب دی‌اکسید روتنیم در تولید مقاومت‌های تراشه‌ها است.

روتنیم تمایل چندانی به آلیاژ شدن با فلزات سایر گروه‌ها ندارد؛ هرچند افزودن تنها ۰.۱٪ روتنیم به آلیاژهای تیتانیوم می‌تواند مقاومت این آلیاژها در برابر خوردگی را به‌شدت افزایش دهد.

همچنین این عنصر به‌عنوان کاتالیزور شیمیایی در تولید آلیاژ پلاتین مورد استفاده قرار می‌گیرد و نقش مهمی در ایجاد پوشش برای فتوماسک‌ها دارد.

سخن آخر:

روتنیم، که به خانواده فلزات نجیب و گروه پلاتین تعلق دارد، به دلیل ویژگی‌های استثنایی خود از جمله مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این خاصیت مقاومت در برابر عوامل محیطی، به ویژه در محیط‌های مرطوب، روتنیم را به یک انتخاب ایده‌آل در بسیاری از صنایع از جمله صنعتی، شیمیایی، متالورژی، جواهرسازی و حتی پزشکی تبدیل کرده است. این عنصر سبک‌ترین عضو گروه فلزات پلاتین محسوب می‌شود و مشابه فلز ایریدیم، با اسیدها واکنش نشان نمی‌دهد و به راحتی تحت تأثیر آن‌ها قرار نمی‌گیرد. با این حال، در صورتی که کلرات پتاسیم به محلول اضافه شود، روتنیم به صورت انفجاری اکسید می‌شود. اکسیدکننده‌ها نیز می‌توانند روی روتنیم اثر گذاشته و منجر به خوردگی سطح آن شوند. افزون بر این، روتنیم در دمای اتاق اکسید نمی‌شود و سطح آن لکه‌دار یا تیره نمی‌گردد، اما در دماهای بالا، مثلاً حدود ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد، دچار اکسیداسیون می‌شود. به دلیل مقاومت شیمیایی بالای این فلز و دشواری حل شدن آن در اسیدها، روتنیم کاربرد گسترده‌ای در پوشش‌دهی سطوح برای افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون یافته است. مشابه ایریدیم، از آبکاری روتنیم به صورت لایه‌ای نازک برای محافظت سطوح استفاده می‌شود. همچنین در صنایع الکترونیک بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای روکش اتصالات الکتریکی انتخابی ایده‌آل به شمار می‌رود. شما می‌توانید برای اطلاع از قیمت انواع فلزات گرانبها  با ما در pelatin .ir تماس بگیرید.