Презентация по химии для 9 класса "Рутений" Сопроводительный текст.

Слайд 1 «Рутений» (Со световодами)

 Наш рассказ о рутении.

Слайд 2 «Продолжая начатое…»

На конкурсе «России верные сыны» мы рассказали о жизни и научных исследованиях нашего соотечественника Карла Карловича Клауса.

Слайд 3 «Карл Карлович Клаус»

Мы хотим напомнить, что в 1844 г. профессор химии Казанского университета Карл Карлович Клаус получил из платиновой руды неизвестный серебристо-белый металл, определил его атомную массу, основные физико-химические константы и свойства некоторых его соединений. Он назвал его рутением. Рутений – элемент, открытый в нашей стране и названный в честь нашей страны (Ruthenia – по-латыни Россия). Нас заинтересовало, как этот металл служит России и всему человечеству. Оказалось, что у него множество интересных и полезных применений. Об этом наш рассказ.

Слайд 4 «Особое положение рутения»

Для начала несколько фактов, характеризующих особое положение рутения среди всех химических элементов.

Рутений – самый легкий и, если можно так выразиться, самый «неблагородный» из платиновых металлов, однако ему присуще большинство их свойств.

Для рутения в разных степенях окисления характерно образование комплексных соединений

Рутений - самый "многовалентный" элемент: он может существовать по крайней мере в девяти валентных состояниях.

Слайд 5 «Валентность рутения»

Многочисленные валентные состояния рутения -  Одно из самых замечательных его химических свойств.

 Легкость перехода рутения из одного валентного состояния в другое и обилие этих состояний приводят к чрезвычайной сложности и своеобразию химии рутения, которая до сих пор изобилует множеством белых пятен.

Посмотрите, как многочисленны соединения рутения, представленные ниже, сколько среди них сложных и еще мало изученных соединений (символом М обозначены одновалентные металлы).

 Ознакомившись с его соединениями, вы встретились с девятью валентностями – от нуля до восьми. Казалось бы, куда больше! Но это еще не все. Рутений способен и к образованию соединений с кратными связями, в создании которых участвует не одна, а несколько пар электронов.

Слайд 6 «Свойства рутения»

Каковы же физические свойства рутения?

Рутений — блестящий серебристый металл.

Обладает гексагональной кристаллической решеткой.  Плотность 12,45 кг/дм3. Температура плавления рутения 2250°C, температура кипения ок. 4900°C.

У рутения немало ценных и интересных свойств. По многим механическим и электрическим характеристикам он может соперничать со многими металлами и даже с платиной и золотом. Однако в отличие от этих металлов рутений очень хрупок, и поэтому изготовить из него какие-либо изделия пока не удается. По-видимому, хрупкость и неподатливость рутения механической обработке объясняются недостаточной чистотой образцов, подвергаемых испытаниям. Физические свойства этого металла очень сильно зависят от способа получения, а выделить рутений высокой чистоты пока еще не удалось никому.

Слайд 7 «Старостин Сергей Михайлович»

Очень немногие ученые систематически занимались химией рутения. Некоторые из них опубликовали по одной-две работы и занялись другими элементами, а иные, не в силах справиться с лавиной постоянно возникающих новых и новых вопросов, оставляли свои работы по рутению даже не доведенными до конца. Именно по этой причине мы считаем себя обязанными упомянуть имя рано умершего советского ученого Сергея Михайловича Старостина, который всю свою жизнь посвятил изучению химии рутения и его соединений.

Слайд 8 «Рутений – катализатор для многих  химических реакций»

Где же используется рутений и каковы перспективы его применения?

Рутений – это катализатор для многих химических реакций.

Слайд 9 «Рутений – катализатор»

Главное достоинство рутения-катализатора в его высокой избирательной способности. Именно она позволяет химикам использовать рутений для синтеза самых разнообразных органических и неорганических продуктов. Рутений-катализатор начинает всерьез конкурировать с платиной, иридием и родием.

Рутений, так же как платина и палладий, обладает каталитическими свойствами, но часто отличается от них большей селективностью и избирательностью.  Наиболее эффективные катализаторы получаются при нанесении рутения на различные носители с сильно развитыми поверхностями. Во многих случаях его применяют вместе с платиной для того, чтобы увеличить ее каталитическую активность.

Слайд 10«Рутений – катализатор »

Очень важное место рутения как катализатора в системах очистки воды орбитальных станций.

Слайд 11«Рутений – катализатор »

Уникальна также способность рутения к каталитическому связыванию атмосферного азота при комнатной температуре

Слайд 12«Рутений – катализатор »

Сплав родия, рутения и платины ускоряет окисление аммиака в производстве азотной кислоты.

Рутений применяют для синтеза синильной кислоты из аммиака и метана. Для получения предельных углеводородов из водорода и окиси углерода.

 За границей запатентован способ полимеризации этилена на рутениевом катализаторе.

Важное значение приобрели рутениевые катализаторы для реакции получения глицерина и других многоатомных спиртов из целлюлозы путем ее гидрирования.

Слайд 13 «Рутений – катализатор»

Известный советский ученый академик А.А.Баландин и его сотрудники с помощью рутения сумели превратить в ценные химические продукты древесные опилки, кукурузные кочерыжки, шелуху от семян подсолнуха и коробочки хлопчатника.

Слайд 14 «Рутений – катализатор»

 Рутениевый катализатор был успешно применен при синтезе алмазов.

Слайд 15 «Добавление рутения улучшает качество материалов»

Добавление рутения в сплав или покрытие рутением увеличивает коррозионную стойкость, прочность и твердость материалов.

Слайд 16  «Рутений укрепляет титан»

Как известно, в области производства авиационных двигателей и самолетостроения титан завоевывает первые позиции и всё более вытесняет нержавеющую сталь и алюминий.

Небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана.

Слайд 17 «Рутениевые сплавы в космонавтике»

Сплав рутения с платиной нашел применение в топливных элементах искусственных спутников Земли.

Слайд 18 «Сплав Ru с Ir применяется в высокотемпературных термопарах, эксплуатируемых до 2000 °С»

Термопары, изготовленные из сплава иридия с рутением, позволяют измерять самые высокие температуры.

Слайд 19 «Рутениевые сплавы»

 Сплавы рутения с лантаном, церием, скандием, иттрием обладают сверхпроводимостью.

В электротехнике для контактов издавна используется медь. Она – идеальный материал при передаче сильных токов. Что из того, что через определенное время контакты покрываются окисью меди? Их можно протереть шкуркой и они вновь заблестят, как новенькие. Иное дело в слаботочной технике. Здесь любая окисная пленка на контакте может нарушить работу всей системы. Поэтому контакты для слабых токов делают из палладия или серебряно-палладиевого сплава. Но эти материалы не обладают достаточной механической прочностью. Добавка к сплавам небольших количеств рутения (1...5 %) придает контактам твердость и прочность. То же относится и к скользящим контактам, которые должны хорошо противостоять истиранию.

Слайд 20  «Рутениевые сплавы»

Рутений и его сплавы находят применение в качестве жаропрочных конструкционных материалов в энергетике (газотурбинные двигатели) и аэрокосмической технике, и до 1500 °C по прочности превосходят лучшие сплавы молибдена и вольфрама (имея преимущество также в высокой стойкости к окислению).

Слайд 21 «Рутениевые сплавы»

Рутений – компонент сплавов с Pt и Rh (для фильер, используемых в производстве стекловолокна и вискозы)

Рутений входит в состав сплавов с платиной и родием, используемых для изготовления фильер при получении стекловолокна и вискозы.

Слайд 22 "Вечное" перо

Перья авторучек постоянно трутся о бумагу и оттого стачиваются. Чтобы сделать перо действительно "вечным", на кончике его делают напайку. В состав некоторых сплавов для напайки "вечных" перьев входит рутений.

Слайд 23  «Рутений и точные приборы»

Рутениевые сплавы применяются также в измерительных приборах, в частности, при изготовлении опор компасных игл. Эти сплавы должны быть твёрдыми, прочными и упругими.

Слайд 24  «Рутений в ювелирном деле»

Рутений добавляют в сплав платины и палладия в целях повышения твердости (в ювелирных украшениях)

Слайд 25 «Рутениевые покрытия»

Многого можно ожидать и от использования рутениевых покрытий, нанесенных в виде тонкого слоя (пленки) на различные материалы и изделия. Подобная пленка существенно изменяет свойства и качество изделий, повышает их химическую и механическую стойкость, делает их коррозионно-устойчивыми, резко улучшает электрические свойства и т.д.

Тонкие покрытия из рутения, в последние годы приобретают все большее значение в различных областях электроники, радио- и электротехники, химической промышленности, а также в ювелирном деле. Подобная плёнка существенно изменяет свойства и качество изделий

Слайд 26 «Соединения рутения»

Полезными свойствами обладают многие соединения рутения. Некоторые из них используют в качестве добавок в стёкла и эмали как стойкие красители; хлориды рутения, например, увеличивают люминесценцию люминола, полиамины рутения обладают флюоресцирующими свойствами.

Одна из  солей рутения  является пьезоэлектриком.

Оксид рутения (VIII) RuО4 - сильнейший окислитель.

 Многие соединения  рутения обладают биологической активностью. В одних случаях они вызывают аллергические реакции и экземы, но описаны случаи, когда их используют для лечения кожных заболеваний и рака.

Слайд 27 «Соединения  рутения – красители»

Комплексную аммонийную соль рутения «рутениевую красную» применяют в качестве краски по фарфору, а некоторые соединения рутения как стойкие красители в стеклах и эмалях.

Слайд 28 «Рутениевая красная – неорганический краситель»

Рутениевая красная – так называется неорганический краситель, представляющий собой комплексный аммиачный хлорид рутения. Предложено несколько формул этого вещества, но ни одна из них не отражает его состава в точности. Для окраски тканей этот краситель не используют - он слишком дорог. Рутениевую красную применяют при исследованиях в анатомии и гистологии (науке о живых тканях). Раствор этого красителя при разбавлении 1:5000 окрашивает в розовые и красные тона пектиновые вещества и некоторые ткани. Благодаря этому исследователь получает возможность отличить эти вещества от других и лучше проанализировать рассматриваемый под микроскопом срез.

Слайд 29  «Рутений в электронике»

Все больше рутения идет на производство резисторов и печатных схем в электронной промышленности

Слайд 30 «Использование радиоактивных изотопов Ru»

Радиоактивные изотопы 103Ru (T1/2 = 39,8 сут) и 106Ru (T1/2 = 374 сут) – изотопные индикаторы

И наконец, говоря о применении рутения, нельзя не упомянуть об использовании его радиоактивных изотопов в научных исследованиях, особенно при решении спорных вопросов химии самого рутения.

 Радиоактивные изотопы рутения в природе не существуют, но они образуются в результате деления ядер урана и плутония в реакторах атомных электростанций, подводных лодок, кораблей, при взрывах атомных бомб. Большинство радиоактивных изотопов рутения недолговечны, но два – рутений-103 и рутений-106 – имеют достаточно большие периоды полураспада (39,8 суток и 1,01 года) и накапливаются в реакторах.

Слайд 31 «Получение рутения»

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.

Рутений — редкий рассеянный элемент. Содержание в земной коре менее 5•10-7%. Сопутствует платиновым металлам. Образует два собственных чрезвычайно редких минерала — лаурит RuS2и рутенарсенид RuAs. Как примесь присутствует в некоторых полиметаллических рудах, например, в халькопирите.

Слайд 32 «Мировое производство рутения  не превышает 12 тонн в год»

Источник рутения — остатки, образующиеся после очистки платины или шлам, возникающий при электрохимическом рафинировании Cu и Ni.

Слайд 33

Несмотря на малую распространенность в природе и ограниченные масштабы добычи рутения, этот элемент
никак не назовешь безработным

Слайд 34 «Спасибо за внимание»

11 минут