Rutenio

El rutenio es un elemento químico que pertenece a la serie química de los metales de transición. En la tabla periódica se halla entre el tecnecio y el rodio. Su masa atómica es igual a 101,07, se representa con el símbolo Ru y su número atómico es el 44.

Este metal de transición es relativamente escaso en la corteza terrestre, que se encuentra mayormente en minerales de platino. La mayor parte de la producción del rutenio se emplea en contactos eléctricos y en láminas gruesas de resistores.

El descubrimiento del rutenio se le concede al químico ruso-germano Karl Claus, quien en 1844 trabajando en la Universidad Federal de Kazán observó y aisló rutenio de una muestra de óxido de platino por medio de agua regia, obteniendo 6 gr de metal puro.

Características y propiedades

El rutenio es un metal de transición raro, duro, de color planteado claro con tonalidad metálica. Este metal no se descolora al exponerse al aire en condiciones ambientales promedio.

Este metal pertenece al grupo del platino, el cual es el grupo 8  de la tabla periódica. Asimismo se encuentra en el bloque d.

Se caracteriza notablemente por ser inerte al interactuar con los otros elementos de la tabla periódica; una característica que comparte con los demás elementos del grupo del platino.

En la industria química se considera un catalizador muy versátil.

Es resistente a los ácidos comunes hasta altas temperaturas; según sea el ácido en cuestión.

Los compuestos de rutenio son considerados altamente tóxicos y cancerígenos.

Se conocen 41 isótopos del rutenio, de los cuales 7 se producen naturalmente. El estable isótopo 102Ru es el más abundante. Los radioisótopos con masa atómica menor que 102 decaen principalmente por captura electrónica, en caso contrario, decaen por desintegración beta.

El rutenio es el 74° elemento más abundante en la corteza terrestre, encontrándose en los minerales laurita, anduoita, platarsita y en pentlandita.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es 2334 °C y su punto de ebullición es 4150 °C.
  • Organolépticamente, es un metal pesado, duro, frágil, inodoro, de color plateado claro y brillante.
  • En condiciones ambientales promedio se encuentra en estado sólido.
  • Su densidad es igual a 12370 kg/m3.
  • Posee una dureza de 6,5 Mohs.
  • A temperatura ambiente es paramagnético.
  • La aleación rutenio-molibdeno es superconductora a una temperatura -265,55 °C.
  • Trazas de rutenio incrementan la dureza del platino y del paladio.

Propiedades químicas

  • Trazas de rutenio aumentan la resistencia a la corrosión del titanio.
  • Se oxida a altas temperaturas de manera explosiva.
  • Reacciona los hidróxidos y los halógenos a altas temperaturas.
  • Se disuelve en bases fundidas.
  • El dióxido de rutenio es un catalizador de la separación del sulfuro de hidrógeno por medio de luz y una solución acuosa de partículas de sulfuro de cadmio.
  • El tretaóxido de rutenio es altamente oxidante, capaz de descomponerse explosivamente a elevadas temperaturas.
  • No interactúa con ácidos a temperatura ambiente.
  • Sus estados de oxidación son -4, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 y +8.
  • Atómicamente está conformado por 44 electrones, 58 neutrones y 44 protones.
  • Sus electrones oscilan en 5 niveles de energía.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal maleable solamente a altas temperaturas.

Usos

La industria eléctrica consume la mayor parte del rutenio producido, aplicándolo en contactos eléctricos por su capacidad de incrementar la dureza de sus aleaciones de platino y de paladio. También se aplican láminas de rutenio en electrodos metálicos mediante galvanización.

El óxido de rutenio y los rutenatos de plomo y bismuto son empleado como láminas gruesas en chips de resistores.

Además de emplear para elaborar aleaciones de titanio resistentes a la corrosión, las trazas de rutenio se emplean para producir súperaleaciones de un solo cristal de alta temperatura, las cuales se usan motores de jets.

El rutenio se emplea también para crear ánodos de óxido de metal mezclado (MMO) que son usados para la protección catódica de subestructuras subterráneas o sumergidas y en las celdas electrolíticas aplicadas en la generación de cloro a partir de agua salada.

En medicina se hace uso del radioisótopo rutenio-106 por su capacidad de emisión beta en la radioterapia de tumores de ojo, principalmente de melanomas de la úvea.

Radioterapia
Radioterapia con rutenio

En la industria química, el tetracloruro de rutenio es valorado por su alta eficacia para activar la metátesis olefínica, siendo comercialmente importante en la producción de polinorborneno. Es más, los complejos de rutenio son buenos catalizadores de las hidrogenaciones de transferencia.

El rutenio y sus compuestos también son importantes en la industria microelectrónica para lograr miniaturizaciones mayores de los componentes electrónicos. Este metal se emplea como finas capas en electrodos, como puerta metálica en transistores y en la galvanización de piezas.

Dónde se encuentra

El rutenio abunda en los yacimientos minerales de platino ubicados en los Montes Urales en Rusia y Kazajistán, en Norteamérica y en Sudamérica.

Asimismo, también se ha hallado rutenio en los yacimientos minerales de pentlandita de Sudbury en Canadá,  y en los yacimientos de piroxenita en Sudáfrica.

Piroxenita
Piroxenita

Obtención

El rutenio comercial mayormente se obtiene como residuo del procesamiento de los minerales de platino, níquel y cobre. Estos minerales son sometidos a una electrorefinación en donde los metales nobles de su composición precipitan como barro de ánodo (materia prima).

Posteriormente, los metales precipitados son convertidos en solutos ionizados, generalmente, por medio de la fusión con peróxido de sodio y de la disolución con agua regia, y una solución de cloro con ácido clorhídrico.

Dado que el rutenio es insoluble en agua regia, este metal se separa de los otros metales en la solución. No obstante, normalmente este metal va acompañado de otros metales del grupo del platino, como el osmio, el rodio y el iridio.

El osmio es separado con bisulfato de sodio fundido. El residuo insoluble resultante es tratado con óxido de sodio para producir sales de rutenio y de osmio.

Finalmente, el rutenio se separa mediante reducción con alcohol con óxido tetravalente, reducido con hidrógeno. Así, el tetraóxido de rutenio se purifica por destilación a 100 °C.

Quién lo descubrió

Primeramente, en 1808, el químico polaco Jędrzej Śniadecki afirmó haber aislado al elemento 44 de la tabla periódica, al que llamó Vestium y aisló de una muestra mineral de platino de Sudamérica. Sin embargo, sus resultados no fueron confirmados.

En 1827, el químico sueco Jöns Berzelius y el químico alemán Gottfried Osann por poco terminan descubriendo al elemento 44, al examinar los residuos de la disolución de platino crudo, procedente de los Montes Urales, en agua regia.

Aunque Berzelius concluyó que no se descubrió nada, Osann afirmó que encontraron 3 nuevos elementos a los que llamó Plunarium, Ruthenium y Polinium. Sin embargo, Osann no pudo reproducir la aislación del rutenio, renunciando a la adquisición del mérito del hallazgo.

Hasta que en 1844 Karl Claus demostró que los compuestos preparados por Osann contenían trazas de rutenio, encargándose de aislar a este metal de la muestra analizada.

Karl Ernst Claus
Karl Ernst Claus

Claus reutilizó el nombre ruthenium de Osann para denominar a su descubrimiento en honor a Rusia, puesto que se deriva del latín Rutenia, un vocablo antiguo utilizado para demarcar lo que hoy en día es Ucrania, Bielorrusia, Rusia occidental, Eslovaquia y Polonia.