El rutenio es un elemento químico con el símbolo Ru, número atómico 44 y peso atómico de 101.07 g/mol que se obtiene como un metal duro, frágil y grisáceo. El rutenio fue descubierto en 1844 por Karl Karlovich Klaus (1796-1864) profesor de la Universidad de Kazan en Rusia, quien también es conocido por la forma germánica de su nombre como Carl Ernst Claus [1]. Es un metal raro con una abundancia estimada en la corteza terrestre de 0.0001 ppm, el cual es encontrado frecuentemente asociado con otros metales como platino, osmio e iridio y fue aislado por primera vez a partir de platino nativo encontrado en los montes Urales, una cordillera montañosa considerada la frontera natural entre Europa y Asia. Fue hasta 1845 que Klaus anunció el descubrimiento del rutenio, lo cual fue confirmado posteriormente por Berzelius, eligiendo el nombre en honor a su patria Rusia derivado de “Ruthenia”, que es el latín para Rusia.

Karl Karlovich Klaus (1796-1864) (Foto del Museo de la Escuela de Química de Kazan: http://old.kpfu.ru)

El descubrimiento del rutenio generó una gran controversia que todavía está en discusión, ya que es posible que el químico polaco Jedresz Sniadecki también aislara el elemento 44 a partir de minerales de platino provenientes de América del sur en 1807, al que él llamó vestio (vestium en inglés) por el descubrimiento de asteroide Vesta en el mismo año [2]. Sin embargo, un análisis exhaustivo y crítico de la química descrita por Sniadecki, en dos documentos encontrados posteriormente, muestra que estaba equivocado ya que el ataque de minerales que contienen rutenio por agua regia da una disolución y un residuo. Sniadecki anunció que había encontrado vestio en la disolución, mientras que el rutenio es totalmente insoluble en agua regia y hoy en día es preparado a partir del residuo. Además, Sniadecki había aislado al vestio en forma de un cloruro insoluble en alcohol, mientras que el cloruro de rutenio si es soluble en alcohol [3].

Rutenio metálico (Foto de http://metals.comparenature.com)

El rutenio es un metal de transición que forma parte del grupo del platino y es miembro del grupo 8 de la Tabla Periódica. Todos los metales del grupo del platino son aislados de “concentrados de platino” que son comúnmente obtenidos a partir de “lodos anódicos” en el refinado electrolítico o de la fundición de minerales de sulfuro de níquel y cobre, los cuales se encuentran en Sudáfrica y Sudbury (Canadá), y en las arenas de ríos de los Urales en Rusia. El rutenio se elimina de la mezcla generalmente por destilación como tetróxido de rutenio (RuO4) el cual es absorbido inmediatamente en ácido clorhídrico diluido y, posteriormente, la adición de cloruro de amonio precipita la sal de rutenio [(NH4)3RuCl6], que es finalmente reducida con hidrógeno (H2) para producir el rutenio metálico [4].

El rutenio tiene siete isótopos naturales 96Ru, 98Ru, 99Ru, 100Ru, 101Ru, 102Ru y 104Ru, de los cuales el isótopo 102Ru es el más abundante [5]. Tiene la configuración electrónica [Kr] 4d7 5s1 y una electronegatividad de Pauling de 2.2; su estructura sólida es metálica con un empaquetamiento hexagonal (hcp) y un punto de fusión de 2282 (±20)°C. El rutenio es prácticamente inerte en ácidos no oxidantes y es estable en condiciones atmosféricas, sin embargo, el polvo fino de rutenio puede ser explosivo y el metal se oxida explosivamente cuando se expone a productos químicos oxidantes a temperatura ambiente. Dado que el rutenio es raro y difícil de aislar en forma pura, hay pocos usos para él. Los principales son como un recubrimiento para los ánodos de titanio que incrementa su resistencia a la corrosión cuando estos materiales son usados en la producción electrolítica de Cl2. Además, es empleado en aleaciones para producir acero no corrosivo, aleaciones para contactos eléctricos más duros y duraderos y como aditivo para metales de joyería haciéndolos también más durables. Recientemente, se ha explorado su uso como catalizador en la producción de amoníaco y como metal experimental para la conversión directa de energía eléctrica en celdas solares [6].

Micrografía de un Microscopía Electrónico de Transmisión (TEM) que muestra las marcas de vesículas de pinocitosis con un marcador denso de electrones, el rutenio se observa en oscuro..

 

Por otro lado, el rutenio forma compuestos con metales de transición en un intervalo marcadamente amplio de estados de oxidación, que pueden ir de -2 a +8. Algunas de estas moléculas han sido estudiadas como compuestos prometedores desde la perspectiva química y biológica. El rutenio es un elemento único, ya que sus estados de oxidación II, III, y IV son accesibles en condiciones fisiológicas lo cual es esencial para su aplicación en medicina. Por lo tanto, se predice que algunos de estos compuestos puedan tener actividad antitumoral y toxicidad clínica diferentes a las encontradas en compuestos de platino. Adicionalmente, algunos compuestos de Ru(II) y Ru(IV) tienen una amplia aplicación en síntesis orgánica y química de polímeros donde son empleados en procesos catalíticos clásicos como metátesis de olefinas, hidrogenación, isomerización y eliminación reductiva [7]. En particular, la preparación de catalizadores de rutenio con ligantes carbenos, fue realizada por Robert H. Grubbs, los cuales toleran muchos grupos funcionales, son estables al aire y son compatibles con una gran variedad de disolventes orgánicos. Por lo anterior, Grubbs recibió el premio Nobel de química en 2005 (junto con Richard R. Schrock y Yves Chauvin) [8]. C2

 

Referencias

1.- Seddon, K. R. Platinum Metals Rev., 1996, 40(3), 128-134; b) Pitchkov, V. N. Platinum Metals Rev., 1996, 40(4), 181-188.

2.- Sioda, R. E. Chimia, 2011, 65, 429-432.

3.- Jeannin, Y. C. R. Chimie, 2012, 15, 580-584.

4.- Gilchrist, R. Chem. Rev., 1943, 32(3), 277-372.

5.- Arblaster, J. W. Platinum Metals Rev., 2011, 55(11), 251-262.

6.- a) Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements, 2a. Edición, Butterworth-Heinemann, Woburn, Inglaterra, Capítulo 25; b) Krebs, R. E. The History and use of our Earth´s Chemical Elements. A reference Guide, 2a. Edición, Greenwood Press, Westport, Estados unidos, 2006, Pág. 133-135.

7.- Jabłońska-Wawrzycka, A.; Rogala, P.; Michałkiewicz, S.; Hodorowicz, M; Barszcz, B. Dalton Trans., 2013, 42, 6092-6101.

8.- Casey, C. P. J. Chem. Edu., 2006, 83(2), 192-195.

 

Sobre el autor

Obtuvo el doctorado en Ciencias Químicas en el Departamento de Química del Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN y realizó un Postdoctorado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), 2008-2010. Se interesa en la  síntesis e investigación de compuestos de coordinación de los metales de transición.

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Obtuvo el doctorado en Ciencias Químicas en el Departamento de Química del Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN y realizó un Postdoctorado en el Instituto Tecnológico de...

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