Ruthénium : le métal russe portant le nom de la Russie

Il existe un élément dans la table périodique de D.I. Mendeleïev portant le numéro atomique 44, portant un nom sonore — ruthénium. Ce n'est pas simplement un métal de la famille du platine, mais le seul élément chimique nommé en l'honneur de la Russie (Ruthenia — nom latin de la Russie). Il a été découvert en 1844 par le professeur de l'Université de Kazan Karl Karlovitch Klaus et est depuis lors devenu un élément central de l'histoire de la science et de la technologie. Aujourd'hui, le ruthénium est l'un des matériaux les plus refractaires, les plus durs et les plus résistants à la corrosion, indispensable dans l'électronique, le catalyse et même dans l'industrie spatiale.

Pourquoi l'élément a-t-il reçu le nom de «ruthénium»?

Le nom de l'élément vient du mot latin Ruthenia, qui signifie «Russie» ou «Russie». Karl Klaus, le découvreur du ruthénium, soulignait que ce nom était donné en l'honneur de son patrie. C'était un geste de patriotisme d'un homme d'origine allemande qui a lié sa vie à la Russie et a voulu perpétuer son nom dans la table périodique.

Pourquoi a-t-il ce numéro ordinal?

Le numéro ordinal de l'élément dans la table de Mendeleïev (44) est déterminé par le nombre de protons dans le noyau de son atome. Ce numéro identifie de manière univoque le ruthénium comme élément chimique. Dans la table périodique, il est situé dans le groupe VIIIB, dans le 5ème période, et fait partie de la triade ruthénium-rhodium-palladium — groupe de métaux proches par leurs propriétés chimiques. Mendeleïev avait prévu l'existence de cet élément, laissant une case vide pour lui, mais son ouverture physique s'est produite avant que le grand chimiste ne formule sa loi.

Histoire de la découverte : un apothicaire de Kazan

Karl Karlovitch Klaus est né en 1796 à Dorpat (Tartu aujourd'hui) dans une famille d'artiste. orphané dès son plus jeune âge, il a commencé à travailler dans une pharmacie à l'âge de 14 ans et a réussi à passer l'examen de pharmacien sans avoir suivi une éducation secondaire. Plus tard, il a fondé sa propre pharmacie à Kazan, mais sa véritable passion était la science. Il a participé à une expédition botanique dans les steppes de la Volga et de l'Oural et a commencé sa carrière à l'âge de 40 ans à l'Université de Kazan, où il a rapidement dirigé le laboratoire de chimie.

En 1841, sur ordre du Ministère des Finances, Klaus a commencé à étudier les résidus de minerai de platine de l'Oural accumulés à la Monnaie de Saint-Pétersbourg. Sa tâche était de trouver des méthodes plus efficaces pour extraire la platine précieuse. Dans le cadre d'expériences minutieuses et dangereuses (les composés de ruthénium sont extrêmement toxiques), Klaus a découvert la présence d'un élément inconnu jusqu'alors.

En cours d'une de ses expériences, Karl Klaus, qui avait l'habitude de goûter les substances obtenues, a reçu un grave brûlure de la bouche par un composé de ruthénium. Heureusement, cela ne l'a pas empêché de mener son étude à bien.

En 1844, il a isolé 6 grammes de ruthénium pur, a étudié ses propriétés chimiques en détail et a déterminé sa masse atomique. Cependant, la communauté scientifique, en particulier le chimiste suédois Jean Berzelius, a accueilli cette découverte avec scepticisme. Ce n'est que après que Berzelius lui-même ait vérifié les résultats de Klaus et les ait confirmés que le ruthénium a été officiellement reconnu comme nouvel élément.

Originalité du ruthénium : caractéristiques et propriétés

Le ruthénium est un métal argenté brillant avec une très haute dureté et une fragilité. Il est extrêmement refractaire : sa température de fusion est de 2250°C et sa température d'ébullition environ 4900°C. C'est l'un des éléments les plus denses (12,45 г/см³).

Inertie chimique. Le ruthénium compact ne se corrode pas en air même lorsqu'il est chauffé à 930°C et ne réagit pas avec des acides forts et des bases fortes. Cela le rend un véritable aristocrate parmi les métaux.

Oxyde agressif. La principale carte de visite du ruthénium est son oxyde le plus élevé RuO₄. C'est un corps jaune doré volatil qui fond déjà à +25,5°C et bout à +27°C. Il possède des propriétés oxydantes si fortes qu'il peut enflammer des substances organiques, par exemple de l'alcool.

Activité catalytique. Le ruthénium est un excellent catalyseur pour les réactions d'hydrogénation et de déhydrogénation des composés organiques.

Application dans l'industrie et la science moderne

Les propriétés uniques du ruthénium le rendent indispensable dans les industries les plus technologiques.

Électrotechnique et instrumentation. Le alliage de ruthénium avec le platine et le palladium est utilisé pour fabriquer des contacts électriques résistants à l'usure dans les instruments de mesure. L'ajout de ruthénium augmente considérablement la résistance à la corrosion du titane, ce qui est très demandé dans la construction mécanique chimique.

Catalyseurs. Le ruthénium est un composant clé des catalyseurs dans l'industrie chimique. Il attire une attention particulière ces dernières années en tant que catalyseur le plus efficace pour la réaction d'hydrogénation — un processus important pour la production de l'hydrogène vert et la valorisation de la biomasse.

Industrie spatiale. La haute résistance à la chaleur et la résistance à la corrosion du ruthénium le rendent très demandé dans l'industrie spatiale. Par exemple, les alliages de ruthénium sont utilisés dans les systèmes de purification de l'eau sur les stations spatiales orbitales.

Superconductivité. Les alliages de ruthénium avec le lanthane, le cérien, le scandium et l'yttrium possèdent des propriétés superconductrices uniques.

Joaillerie. Le ruthénium est souvent utilisé pour le revêtement galvanique des bijoux en or blanc et en platine. Il leur donne un brillant particulier et les protège des égratignures.

Perspectives et avenir de l'élément

Le futur du ruthénium est directement lié au développement des technologies de l'énergie verte, de l'espace et du catalyse. Avec la croissance de la demande en économie hydrogène, le ruthénium reste l'un des catalyseurs les plus efficaces pour l'électrolyse de l'eau et l'hydrogénation des composés organiques. Les chercheurs étudient également son application dans la production de nouveaux matériaux ultra-durs, des superconducteurs à haute température et des alliages prometteurs pour des conditions d'utilisation extrêmes.