روتنیم چیست؟

تاریخچه ای جالب از کشف روتنیم

این عنصر اولین بار در سال ۱۸۰۸ میلادی توسط یک شیمیدان لهستانی به نام اسنیادکی کشف شد. وی در آن زمان در امریکای جنوبی به سر می برد و زمانی که در سنگ معدن پلاتین مشغول مطالعه و بررسی بود با این عنصر برخورد کرد و آن را وستیم نام گذاری کرد. بعد از کشف این عنصر جدید، شیمیدانان فرانسوی تلاش کردند تا بار دیگر روتنیم را در سنگ معدن پلاتین بیابند ولی موفق نشدند و تلاششان بی ثمر ماند. زمانی که خبر این شکست به گوش اسنیادکی رسید، به نظرش آمد که در کشف عنصر جدید اشتباه کرده و این موضوع باعث شد ادعای خود را پس بگیرد.

چند دهه بعد یعنی در سال ۱۸۴۴ میلادی، کارل ارنست کلاوس که یکی از شیمیدانان مطرح و بنام روسی در آن زمان بود، شروع به تحقیق و بررسی بر روی محلولی که از باقی مانده حل شده پلاتین خام در تیزاب سلطانی به دست می آید، کرد و در نهایت توانست عنصر جدیدی را بدست آورد. کلاوس نام این عنصر را روتنیم نامید، وی این نام را از کلمه لاتین روتنیا (Ruthenia) به معنی روسیه گرفته است.

خواص روتنیم چیست؟

پس از کشف این فلز ارزشمند، دانشمندان تلاش زیادی کردند تا بدانند که خواص روتینم چیست؟ فلز روتنیم از دسته فلزات نجیب و یکی از عناصر گروه پلاتین است. یکی از خواص فلزات نجیب، مقاومت و سختی آن ها در مقابل خوردگی و اکسیداسیون است. این خاصیت در مورد روتنیم نیز صادق است؛ خصوصا در محیط هایی که رطوبت باشد مقاومت زیادی از خود نشان می دهند. به خاطر وجود این خصوصیت فلز روتنیم در زمینه های صنعتی، شیمیایی، متالوژی، جواهر سازی، پزشکی و … بسیار کاربرد دارد.

روتنیم سبک ترین عنصر از گروه خانواده پلاتین است و مانند فلز ایریدیم با هیچ اسیدی واکنش نمی‌دهد و تحت تاثیر اسید ها قرار نمی گیرد؛ البته زمانی که کلرات پتاسیم به محلول اضافه شود، به طور انفجاری اکسید می شود. اکسید کننده‌ ها نیز بر روتنیم موثرند و باعث خوردگی و سایش در آن می شوند. همچنین روتنیم در هوا به سرعت اکسید نمی شود و در دمای اتاق لکه دار و تیره نخواهد شد؛ ولی زمانی که در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد قرار بگیرد، اکسید می شود.

به این علت که فلز روتنیم به سختی در اسیدها حل می شود و بسیار مقاوم و ضد سایش است، همانند فلز ایریدیم برای جلوگیری از اکسید نشدن سطح مورد نظر، از آبکاری روتنیم به صورت یک لایه نازک استفاده می شود. هم چنین در صنایع الکترونیکی بسیار پر کاربرد است و به عنوان روکش برای اتصالات الکتریکی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد عنصر روتنیم چیست؟

حال سوال اینجاست که کاربرد عنصر روتینم چیست؟ فلز روتنیم در صنایع شیمیایی، صنایع الکترونیک و پزشکی کاربردهای فراوانی دارد. در ادامه به این سوال پاسخ داده ایم.

صنایع شیمیایی

فلز روتنیم در صنایع شیمیایی نیز کاربرد دارد؛ به عنوان مثال در تولید کلر برای پوشاندن آند سلول ‌های الکتروشیمیایی از روتنیم اکسید شده استفاده می شود، یا در روند تجزیه آمونیاک و تهیه استیک اسید به عنوان کاتالیزور به کار برده می شود، هم چنین در تولید برخی از آلیاژ ‌های ویژه در برابر خوردگی، نقش کاتالیزور عامل تثبیت نیتروژن را دارد. از مقادیر کم این فلز هم برای سخت کردن آلیاژهای فلزات نجیب مثل پلاتین و پالادیم استفاده می شود. در واقع روتنیم خاصیت کاتالیزوری دارد و در بسیاری از واکنش ها به عنوان یک کاتالیزور شیمیایی عمل می کند. با این روش آلیاژهای پلاتین و پالادیم در برابر حرارت مقاوم تر می شوند.

صنایع الکترونیکی

به دلیل بالا بودن مقاومت و سختی آلیاژهای روتنیم با فلزات نجیب، در صنایع الکترونیکی در ساخت اتصالات الکتریکی و تراشه ها بسیار پر کاربرد است و از سایش و خوردگی جلوگیری می کند. البته در این مورد از فلز رودیوم هم می توان استفاده کرد؛ ولی به دلیل هزینه کمتری که روتنیم نسبت به رودیم دارد، عموما از فلز روتنیم استفاده می‌شود.

علاوه بر این برای مقاومت ‌های تراشه ای لایه ضخیم، از دی ‌اکسید روتنیم به علاوه روتنانت‌ های بیسموت و سرب استفاده می شود. بنابراین اگر سوال شود که بیشتر کاربرد روتنیم چیست؟ باید بگوییم که بیشترین مقدار روتنیم تولیدشده در جهان صرف اتصالات الکتریکی مقاوم در برابر خوردگی و همچنین مقاومت ‌های لایه – ضخیم می شود. در حقیقت این ۲ مورد شامل ۵۰ درصد از مصرف روتنیم در جهان است.

ساخت ابزار ظریف

از کاربرد دیگری که می توان به آن اشاره کرد، بهره بردن از آلیاژ روتنیم با پلاتین و پالادیم در ساخت برخی زیورآلات، تارهای ساز و ابزار هایی با نوک یا لبه تیز مثل نوک خودنویس است.

صنایع اپتیک

از آن جایی که ترکیبات روتنیم قابلیت جذب طیف مرئی از پرتوهای نوری را دارد، از این ترکیبات در تولید سلول‌ های خورشیدی استفاده می کنند. به این صورت که می توان با بهره بردن از ترکیبات روتنیم، انرژی نورانی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. کاربرد دیگری که جدیدا به کمک روتنیم محقق شده، استفاده از آن به عنوان لایه درپوش برای فوتو ماسک‌ های فرا بنفش است.

پزشکی

اگر میخواهید بدانید که کاربرد پزشکی روتنیم چیست؟ احتمالا از پاسخ داده شده متعجب خواهید شد. این عنصر در رادیو تراپی سلول های بدخیم و سرطانی چشم و هم چنین برای تعیین سطح کلسی تونین در خون، که به تشخیص و درمان بیماری های مربوط به غدد تیروئید و پاراتیروئید کمک می کند.

از دیگر کاربرد های ترکیبات روتنیم می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جهت آبکاری ‌های الکتریکی
• در تولید کلر به روش برقکافت
• در ساخت سلول‌ های خورشیدی
• در توربین ‌های موتور های جت
• در روش حفاظت کاتدی از سازه ‌های زیرزمینی
• به عنوان جز اصلی در آلیاژ های اتصال برقی
• به منظور سلول ‌های الکترولیتی جهت پروسه‌ هایی مثل تولید کلر از آب شور
• به منظور رنگ ‌آمیزی مولکول ‌های پلیینونی مانند پکتین و اسید های نوکلئیک برای میکروسکوپ های نوری و میکروسکوپ های الکترونی

کاربرد آلیاژهای روتنیم

به ندرت پیش می آید آلیاژی از فلز روتنیم با فلزاتی که خارج از خانواده پلاتین هستند بدست آورد. استفاده از مقادیر کم روتنیم در این فلزات باعث بهبود خواص آنها می شود. مثلا برای مقاوم کردن تیتانیوم در برابر خوردگی، تنها افزایش ۰.۱ درصدی روتنیم کافی است. کاربرد دیگر آلیاژ روتنیم – مولیبدن است که در دمای ۱۰ درجه کلوین به عنوان یک فوق رسانا عمل می کند.

منابع فلز روتنیم

روتنیم جزء عناصر کمیاب  بر روی کره زمین است و معمولا به حالت غیرترکیب با پلاتین و سایر فلزات خانواده پلاتین در رسوبات آبرفتی موجود است. گاهی اوقات به صورت آلیاژ در فلزات پلاتین، اسمیم و ایریدیم وجود دارد. فلز روتنیم به صورت طبیعی در کوه های اورال و آمریکای شمالی و جنوبی و هم چنین آفریقای جنوبی از سنگ معدن پلاتین استخراج می شود. هم چنین به صورت تجاری در زمان استخراج و فرآوری نیکل و مس به عنوان یک محصول فرعی به دست می آید و در زمان تصفیه الکتریکی نیکل و مس به صورت رسوب باقی می ماند. روتنیم را می توان از زباله های رادیو اکتیو نیز استخراج کرد.

روش بازیافت روتنیم چیست؟

وقتی صحبت بازیافت فلز روتنیم به میان می آید، باید به این نکته توجه کرد که نقطه ذوب فلز روتنیم بسیار بالا است و نمی توان روتنیم را با کوره هایی که نقره و طلا را ذوب می کنیم، به نقطه ذوب برسانیم. برای ذوب روتنیم روش های گوناگونی وجود دارد که در ادامه به چند مورد آن اشاره می کنیم:

• ذوب با کمک کوره القایی
• ذوب به روش تیزآب سلطانی
• ذوب با استفاده از گاز کلر
• در مخازن تحت فشار با گاز اکسید گوگرد (so2)

خطرات روتنیم بر روی سلامت بشر و محیط زیست

یک سوال مهم درباره این فلز این است که خطرات روتنیم چیست و چگونه باید از آن نگهداری کرد؟ تمام ترکیبات روتنیم سمی و خطرناک هستند و باعث سرطان می شوند. در اثر تماس مستقیم، روتنیم بر روی پوست باقی مانده و باعث ایجاد لکه پوستی، از بین رفتن رنگ پوست و صدمات جبران ناپذیر به بدن می شود. اکسید روتنیم بسیار سمی و فرار است و نباید در فضایی که این ماده وجود دارد تنفس کرد. در زمان آزمایشات جوی سلاح های اتمی، ترکیبی از روتنیم به وجود می آید که پایداری و دوام زیادی دارد. این آزمایشات اتمی از سال ۱۹۴۵ میلادی در آمریکا آغاز شد و در سال ۱۹۸۰ در چین به پایان رسید که خطر ابتلا به سرطان را برای دهه و حتی سده آینده افزایش داده است.

تا به امروز اطلاعات خاصی درباره تاثیر روتنیم بر روی گیاهان بدست نیامده است. هم چنین موردی مبنی بر اثرات مخرب روتنیم بر روی طبیعت و محیط زیست گزارش نشده است.

سخن پایانی

ما در این مقاله از مجموعه ایران ریفاینینگ تلاش کردیم تا شما را با پاسخ سوال روتنیم چیست آشنا کنیم. همچنین اطلاعاتی را درباره کاربردهای این فلز، خواص و ویژگیها و تاریچه آن در اختیار شما قرار دادیم تا بتوانید همه ابعاد این فلز ارزشمند را بشناسید.