Ρουθήνιο: ένα στοιχείο στην πένα

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο ρουθήνιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ταξιδεύει και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο ρουθήνιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ταξιδεύει και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.
Βίος και πολιτεία
Δεν είναι λίγες οι εκπλήξεις που επιφυλάσσει ο περίπατος στο Περιοδικό Σύστημα όταν φθάνεις στα λιγότερο γνωστά χημικά στοιχεία. Ετσι, για το ρουθήνιο, ένα από τα πιο σπάνια μέταλλα στον πλανήτη μας, όταν ψάξεις λίγο μαθαίνεις πως εκτός από τις άλλες χρήσεις του, είναι και επί τριάντα περίπου χρόνια για τους οφθαλμιάτρους το κατά προτίμηση στοιχείο για τη θεραπεία οφθαλμικών κακοηθών όγκων με ύψος ως και 5 χιλιοστά του μέτρου. Το ραδιενεργό ισότοπο ρουθήνιο-106 εκπέμπει ακτινοβολία-β, δηλαδή ηλεκτρόνια, και παράγεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Χρησιμοποιούνται λοιπόν ειδικές μεταλλικές «φόρμες» στο σχήμα του οφθαλμικού βολβού με ακτίνα 12 ως 14 χιλιοστά και πάχος 1 χιλιοστό, σε 15 ελαφρά διαφορετικές σφαιρικότητες και όπου ανάμεσα σε δυο λεπτά φύλλα πολύ καθαρού αργύρου υπάρχει ένα φύλλο ρουθηνίου. Ο άργυρος χρησιμεύει για την απορρόφηση του 95% της ακτινοβολίας-β έτσι ώστε να μην προκληθούν ανεπιθύμητες βλάβες σε ευαίσθητα σημεία της περιοχής ενώ πρώτος στόχος είναι η σωτηρία της κεντρικής όρασης και δεύτερος, τουλάχιστον να σωθεί η περιφερειακή όραση. Επειδή ο χρόνος ημιζωής για το ρουθήνιο-106 είναι 374 ημέρες περίπου, μπορεί η κάθε μία από αυτές τις οφθαλμικές φόρμες να χρησιμοποιηθεί περισσότερες φορές μέσα σε έναν χρόνο. Η μεταφορά τους γίνεται μέσα σε ειδικές θήκες από αλουμίνιο και αυτές πάλι είναι μέσα σε χαλύβδινα κουτιά και αποστειρώνονται πριν από κάθε χρήση στους 134 βαθμούς Κελσίου σε πίεση 5 bar επί τουλάχιστον 5 λεπτά. Το βασικό προσόν του ρουθηνίου για αυτή τη δουλειά είναι πως το βεληνεκές των σωματιδίων-β είναι πολύ μικρό, δηλαδή μετά τα 5 χιλιοστά η ένταση της ακτινοβολίας πέφτει κάθετα και έτσι αποφεύγονται οι ζημιές σε όργανα και ιστούς γύρω από τον όγκο, που δεν έχουν προσβληθεί.
Γιατί το είπαν έτσι
Το 1807 ο πολωνός χημικός Γέντρζεϊ Σνιαντέτσκι (1768-1838) στο Πανεπιστήμιο του Βίλνιους άρχισε να ερευνά κάποια δείγματα πλατινούχων ορυκτών από τη Νότια Αμερική. Με την ελπίδα να βρει εκεί μέσα ένα καινούργιο μέταλλο. Τον Μάιο του 1808 βρήκε κάτι. Και αυτό που βρήκε το ονόμασε Vestium. Από τον αστεροειδή Vesta (Εστία), που είχαν παρατηρήσει μόλις τον προηγούμενο χρόνο την παρουσία του και τότε ήταν της μόδας να δίνουν ονόματα σε στοιχεία παρμένα από τα αστρικά σώματα. Τα αποτελέσματα των ερευνών του τα δημοσίευσε σε ρωσικό επιστημονικό περιοδικό. Κατόπιν τα πράγματα δεν πήγαν και τόσο καλά. Διότι γάλλοι ερευνητές που προσπάθησαν να επαναλάβουν τις μεθόδους του δεν μπόρεσαν να βρουν αυτό το νέο στοιχείο και ήταν τόσο πειστικοί ώστε κλονίστηκε ακόμη και ο Σνιαντέτσκι που πίστεψε πως είχε κάνει λάθος. Πέρασαν χρόνια και το 1825 οι Μπερζέλιους και Οζαν εξέτασαν δείγματα πλατινούχα φερμένα από τα Ουράλια όρη και ο Οζαν ανακοίνωσε πως βρήκε τρία νέα στοιχεία που τα ονόμασε κιόλας Pluranium, Polonium, Ruthenium. Από τα τρία αυτά «βγήκε» τελικά μόνο το ένα αληθινό, το 1840, χάρη στον Καρλ Κάρλοβιτς Κλάους (1796-1864) που ήταν τότε στο Πανεπιστήμιο του Καζάν. Εκείνος ξανακοίταξε δείγματα αντίστοιχα με τα δείγματα του Οζαν αλλά με πολύ περισσότερη προσοχή. Ετσι βρήκε πως χρειαζόταν ακόμη περισσότερη δουλειά για να καθαριστούν από διάφορες άχρηστες προσμείξεις και τελικά από όλη αυτή την εργασία προέκυψε πως ένα νέο στοιχείο υπήρχε πράγματι και ήταν το ρουθήνιο. Κράτησε μάλιστα και το όνομα. Ενα όνομα που κατά τους εθνολόγους είναι εξώνυμο και έχει αρκετό ενδιαφέρον. Η λέξη Ρουθηνία έρχεται από τα Λατινικά και από τον 13ο και τον 14ο αιώνα μ.Χ. υποδήλωνε την περιοχή και τον λαό που αυτοαπεκαλούντο Ρως, εξ ου και το δικό μας Ρώσοι-Ρωσία. Πιο συγκεκριμένα, στη Ρουθηνία ανήκαν ως το 14ο αιώνα η Ουκρανία, η Λευκορωσία και η Δυτική Ρωσία.
Αριθμοί κυκλοφορίας
Ατομικός αριθμός: 44
Ατομικό βάρος: 101,07
Σημείο τήξης: 2.310οC
Σημείο ζέσης 3.900οC
Πυκνότητα: 12,4ws gr/cm3
Αριθμός ισοτόπων: 36
Τι θέλει από τη ζωή μας
Δεν θέλει κάτι, είναι η αλήθεια, αλλά τις ενώσεις του με άλλα στοιχεία καλύτερα… από μακριά.
Πόλεμος και ειρήνη
Το ρουθήνιο που χρειάζεται η βιομηχανία δεν είναι πολύ και προκύπτει ως ένα ακόμη χρήσιμο προϊόν κατά την επεξεργασία του νικελίου στο Οντάριο του Καναδά και από την εξόρυξη των μετάλλων που βρίσκονται σε πλατινούχα κοιτάσματα. Σε αυτά τα τελευταία υπάρχει σε αναλογία περίπου 10%. Τελικά η παγκόσμια παραγωγή ρουθηνίου κυμαίνεται γύρω στους 12 τόνους τον χρόνο και η εκτίμηση για τα αποθέματα είναι ότι υπάρχουν περίπου 5.000 τόνοι. Η ζήτηση φαίνεται πως βρίσκεται σε ανοδική πορεία με τη χρησιμοποίησή του στα φωτοβαλταϊκά.
Είναι γνωστό πως όταν τα φωτόνια από τον ήλιο πέφτουν επάνω στις επιφάνειες των φωτοβολταϊκών τις φτιαγμένες από ημιαγωγό υλικό δίδοντας την ενέργεια που «κουβαλούσαν», σχετικά εύκολα κάνουν να αποσπαστούν ηλεκτρόνια από το ημιαγωγό υλικό και να δώσουν ηλεκτρικό ρεύμα. Η ενέργεια του ρεύματος αυτού στη συνέχεια θα αποθηκευτεί. Τα φωτοβολταϊκά που βασίζονται σε ημιαγωγό υλικό με νανοκρυστάλλους επιχρισμένους με ένα ειδικό χρωματοφόρο υλικό που επικάθεται σε οξείδιο του τιτανίου και κλεισμένο όπως το τυρί στο σάντουιτς μέσα σε δυο φύλλα γυαλιού, αποδείχθηκε ότι έχουν μικρότερη ενεργειακή απόδοση, γύρω στο 11%, σε σχέση με τα (υπερ)λεπτού φύλλου φωτοβολταϊκά αλλά είναι πολύ φθηνότερα και αξιοποιούν κατά ένα ποσοστό και διάχυτο φως. Βασικό συστατικό σε αυτά τα χρωματοφόρα επιχρίσματα είναι το ρουθήνιο και από το 1991 έχει γίνει αρκετή ερευνητική δουλειά γύρω από αυτό και τα λεγόμενα DSC (Dye Solar Cells). Το ρουθήνιο απορροφώντας τα φωτόνια δίδει εύκολα και στιγμιαία ένα ηλεκτρόνιο στη ζώνη αγωγιμότητας του οξειδίου του τιτανίου και από εκεί το ηλεκτρόνιο μπαίνει στο κύκλωμα που θα το οδηγήσει αλλά και θα εκμεταλλευτεί την ενέργειά του.
Επίσης μια εξειδικευμένη αλλά όχι αμελητέα βιομηχανική εφαρμογή, όπου χρησιμοποιείται το ρουθήνιο, σχετίζεται με την παραγωγή χλωρίου και καυστικής σόδας στη λεγόμενη και χλωραλκαλική διαδικασία. Δηλαδή, σε γενικές γραμμές, το απαραίτητο για διάφορες χρήσεις χλώριο προκύπτει από το απλό μαγειρικό αλάτι (NaCl). Αυτό διαλύεται στο νερό, φτιάχνεται δηλαδή μια άλμη, όπου πλέον κυκλοφορούν φορτισμένα και με το αντίθετο πρόσημο φορτίου τα ιόντα του νατρίου και του χλωρίου. Με την εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος αυτά προσανατολίζονται από το ηλεκτρικό πεδίο που προκύπτει και συγκεντρώνονται στους δύο ετερώνυμους πόλους. Ιδιαίτερα στην άνοδο, στον θετικό πόλο δηλαδή, εκεί που θα πάει το πολύ δραστικό χλώριο, η δοκιμασία του μεταλλικού τμήματος που είναι βυθισμένο στο διάλυμα είναι σκληρή. Εκεί λοιπόν χρησιμοποιείται μια επίστρωση ρουθηνίου που καταφέρνει και αντέχει τη διάβρωση και δεν χρειάζεται να αλλάζουν συνέχεια ηλεκτρόδια. Και πρόκειται για παραγωγή τεραστίων ποσοτήτων, μιας τάξης μεγέθους περίπου 30 εκατομμυρίων τόνων.
Ενα πάντως από τα πιο φίνα σημεία εδώ στη Γη όπου μπορείς να συναντήσεις το ρουθήνιο, ακόμη και να πραγματοποιήσεις μιαν ανεπαίσθητη επαφή μαζί του, είναι στη μύτη ενός στυλογράφου Parker. Διότι ακόμη και αν οι πένες που χρησιμοποιεί η εταιρεία είναι χρυσές, προτιμούν το σημείο επαφής με το χαρτί να έχει μια επίστρωση από ρουθήνιο, μια εγγύηση για το άφθαρτο του κρίσιμου αυτού άκρου.
Απορίες λογικές και μη



Τι είναι αυτό το εξώνυμο που αναφέρετε για την περίπτωση της Ρουθηνίας;
Στην Εθνογλωσσολογία εξώνυμα και ενδώνυμα είναι τα ονόματα και οι τόποι κατοικίας εθνοτικών ομάδων που δίδουν οι εκτός των ομάδων αυτών και οι εντός, αντίστοιχα. Για παράδειγμα, εμείς στα ελληνικά κάνουμε λόγο για Γάλλους και Γαλλία και αυτό είναι ένα εξώνυμο ενώ εκείνοι αποκαλούν τη χώρα τους France και αυτό είναι ένα ενδώνυμο. Αλλο παράδειγμα είναι η Γερμανία (εξώνυμο) ενώ οι ίδιοι οι Γερμανοί κάνουν λόγο για Deutschland. Επίσης Ελλάδα και Greece.

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ

Science
ΒΗΜΑτοδότης
Σίβυλλα
Helios Kiosk