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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS CURSO QUÍMICA LICENCIATURA ALUNA: JANAÍNA GABRIELE DOS SANTOS

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É um metal caro, duro, quebradiço,brilhante,resistente á corrosão, de densidade e pontos elevados. Possui boa condutividade elétrica e excelentes propriedades catalíticas.  Foi descoberto por Karl Klaus em 1844, que observou que o óxido de rutênio continha um novo metal, obtendo 6 gramas de rutênio da parte da platina.

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É encontrado em poucos minerais e não são comerciais, pode ser encontrado na laurita e em pequenas quantidades na pentlândia. Este elemento geralmente é encontrado junto com outros elementos do grupo platina, nos montes urais e na América formando ligas metálicas.

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Devido sua grande capacidade para endurecer o paládio e a platina, é empregado em ligas com estes metais utilizados em contatos elétricos de alta resistência ao desgaste.

É incorporado ao titânio como elemento de liga, igual a outros elementos do grupo platina com catalisador e tem atividade antitumoral

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É possível que o químico polaco Jedrzej Sniadecki tenha isolado este elemento em 1807, porém este efeito não foi confirmado e ele retirou o seu pedido. Sniadecki havia chamado esse elemento de vestium

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Em seus compostos, o rutênio apresenta diferentes estados de oxidação, alcançando inclusive o estado + 8. Ainda que os mais comuns são: +2,+3 e +4.

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Na natureza são encontrados 7 isótopos de rutênio. Os mas estáveis são: Ru 106, o Ru 103 e Ru 97. Se tem caracterizado outros 15 isótopos com massas atômicas que variam desde 89, 93 até 114, 928. A maioria destes tem tempos médios de vida de menos de 5 min.

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O principal modo de decaimento do isótopo mas abundante Ru 102 é a captura eletrônica e depois é a desintegração beta. O principal produto obtido antes do RU 102  é o tecnécio , porém após é o ródio.

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O tetraóxido de rutênio é altamente tóxico. O rutênio não desempenha nenhum papel biológico, porém pode ser carcinógeno e bioacumular nos ossos.

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Alguns pesquisadores se empenharam no estudo dos resíduos gerados nas fábricas pela platina os quais eram insolúveis em água. A partir desses resíduos se obteve duas novas substâncias como o plurano e rutén por seu descobridor Gottfried Wihelm Osann.

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O rutênio possui número atômico 44, símbolo químico RU. Caracteriza-se por ser um metal de difícil maleabilidade e por possuir alto ponto de fusão e ser de consistência dura, de cor brilhante e branca, não oxida com o ar e temperaturas abaixo de 820 C, não reagindo nem ao frio e calor.

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Sendo um metal raro é usado em ligas de decoração em joalherias,sendo endurecedor da platina e paládio, usado para acessório de resistência elétrica devido a sua resistência a temperaturas. Sua extração se dá através de um complexo e processo químico com adição de 0,1% de rutênio em uma liga aumentando sua resistência centenas de vezes.

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É relativamente raro, sendo um dos elementos mas abundantes na crosta terrestre e raramente ocorre na natureza.

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As principais aplicações do rutênio no cotidiano

Na resistência ao uso Produção de amônia Fabricação de canetas tinteiro Na indústria para revestir ânodos de células eletroquímicas Produção de cloro Energia solar

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Pode aumentar a resistência de corrosão do titânio, tornou-se o quarto elemento químico a apresentar propriedades magnéticas a temperatura ambiente. Esta descoberta é usada para viabilizar componentes de lógica e memória magnéticas para computadores e sensores e outros dispositivos que usam material magnético.

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Os estudos efetuados sobre as combinações de rutênio com outros elementos mostram uma enorme variedade de possibilidades nas suas associações. Este elemento integra uma grande variedade de compostos e complexos, podendo apresentar 8 estados de oxidação, sendo o último elemento que ao longo da segunda série de transição.

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Dado o grande número de estados de oxidação disponíveis, são conhecidos diversos halogenetos. Estes compostos apresentam frequentemente uma estrutura molecular poliméricas. A composição dos óxidos pode ser variável e existem também óxidos mistos. São conhecidos diversos complexos de rutênio entre os quais muitos compostos organometálicos.

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É ainda interessante referir que o rutênio forma um complexo organometático com ligamento ciclopentadienilo, semelhante ao ferroceno e que se designa por ritoceno, já sintetizando compostos semelhantes em que um dos ligandos é fulerano. Foram ainda recentemente descritos compostos de rutênio, entre os quais um complexo de rutênio ligado a segmento de bipiridina, que permite detecção visual de ións fluoreto em águas de consumo

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Nome: Rutênio Símbolo: RU Número atômico: 44

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Massa atômica: 101,07 Classe: Metal de transição Grupo: 8 Período: 5 Bloco: D Abundância: muito raro Crosta terrestre: 1.26 ppm

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Raio atômico: 1.32 Raio covalente: 1.25 Íons comuns: RU 3 +, RU4 + e RU 8+

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Eletronegatividade de paulina: 2.28 Energias de ionização: 1 : 710. 2kmol-1 e 2: 1620 kj mol-1.

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Estado físico sólido, estrutura hexagonal e cristalina e cor branca.

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No início da década de 1800 Willian Wollaston e o seu colaborador Smithson Tennant conseguiram isolar quatro novos tipos de metais( paládio, rádio, ósmio e irídio) a partir de minérios de minas da platina. Anos mas tarde, em 1825, tanto Berzelius como Osann desenvolveram estudos paralelos sobre a composição da platina proveniente dos montes Urais.

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Osann declarou ter detectado um novo metal, ao qual deu o nome de rutênio, em homenagem ao seu local de origem das suas amostras de estudos: Rússia. Berzellius, pelo contrário, não descobriu nada de novo, tendo inclusive sugerindo que Osann estaria errado. A existência de um novo metal foi comprovada por Karl Klaus em 1840, cujos os resultados o tornaram conhecido e como detentor da nova descoberta.

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É usado na indústria eletrônica, na indústria química, na produção de eletrodos e catalisadores. É igualmente usado na utilização de ligas, juntamente com a platina e o titânio. Eficaz na produção de cloro, além de melhorar a libertação do gás produzindo no decorrer do processo, eletrodos bastante resistentes ao meio altamente corrosivo.

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Possui aplicações em catálise , no estado metálico sob a forma de óxido, podendo ser depositado sobre diversos suportes. Nas suas aplicações está frequentemente associado ao níquel e paládio, sendo estes metais normalmente suportadores sobre metais como o carvão ativado, a alumina, o sulfato de bário e zeólitos.

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Utilizado em reações como a conversão do metano e do amoníaco ou na oxidação do anídrio sulfuroso. Utiliza-se como catalisador em reações de hidrogenação, incluindo a síntese do amoníaco a partir do azoto. Está igualmente ligado na utilização do rutenio, suportado para a redução fotoquímica da água para a produção de hidrogênio.

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Na indústria de joalheria, este elemento é normalmente usado no aumento da resistência da mecânica de peças que possuam a platina em sua composição.

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É conhecido como sendo um dos mais raros elementos existentes, ocupando 74 posição na escala de abundância da crosta terrestre. Pode ser encontrado na forma livre ou incorporado em minerais, a partir dos quais pode ser extraído, sendo o mais comum a laurite. Os isótopos radioativos de rutenio podem ser encontrados em descargas de reatores nucleares.

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Já foram detectadas contaminações com o 106 ru, o qual possui um tempo de semi vida de 372 dias, numa alga existente na Irlanda e na costa sul do País de Gales onde é utilizada na alimentação.

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O efeito biológico do rutênio permanece desconhecido, os estudos até hoje utilizados e realizados não são conclusivos, existindo ainda poucos relatos ao impacto deste elemento na natureza. A maioria dos compostos deste elemento é não venenosa, embora o seu tetraóxido seja extremante tóxico por inalação.

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Não se conhece até o momento nenhuma aplicação terapêutica digna de referência, embora se saiba que o rutênio, quando inserido se acumula no tecido ósseo por longos períodos de tempo. Esses compostos de rutênio continuam, no entanto, a ser investigados para aplicações farmacológicas, nomeadamente no combate ao cancro.

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O seu isótopo é utilizado no tratamento de melanomas oftálmicos, mas não pelas suas propriedades químicas e sim radiológicas.

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Características dos elementos que se encontram próximos na tabela periódica ainda que apresente diferenças significativas em relação ao primeiro elemento do grupo, o ferro. Com efeito  os elementos dos grupos: ferro, cobalto e níquel tem propriedades muitos semelhantes. No entanto, os elementos do 4 período, têm comportamento distinto dos elementos destes grupos no 5 e 6 períodos, que se designam por metais do grupo da platina.

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Partilhando com esta última muitas das suas propriedades. Assim ao contrário do ferro, o rutênio não se oxida, a temperatura ambiente na presença do ar, a oxidação deste elemento pelo ar só ocorre a temperaturas mas elevadas. E por fim o rutênio possui elevada resistência química, embora seja suscetível ao ataque alcalino efetuado na presença de um oxidante, originando rutenatos.

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De uma maneira geral, este elemento não é possível de ataque ácido, resistindo mesmo ao ataque por água régia. A química deste elemento, é no entanto, bastante variada, podendo assumir múltiplos estados de oxidação, atingindo o mesmo estado de oxidação + 8.

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Todo átomo possui uma distribuição eletrônica até mesmo o rutênio, as suas distribuições são: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s1 e 4d7.

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O rutênio apresenta número atômico 44, o que corresponde a 44 elétrons, resultando na seguinte distribuição:

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Podemos notar que a distribuição eletrônica do rutênio finda em 4d6, o que o caracteriza como um elemento de transição externa.

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É uma substância química que não participa da reação química. Diminui a energia de ativação e aumenta a velocidade da reação. O catalisador acelera a reação, mas não altera a composição química dos reagentes e produtos envolvidos.

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A quantidade de substância produzida na reação não se altera com o uso de catalisadores. Se a reação for reversível, a reação inversa também será acelerada, pois sua energia de ativação também terá um valor menor. O catalisador não altera a variação de entalpia.

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Catálise é o aumento de velocidade da reação, provocado pelo catalisador. A palavra catálise, do grego katálysis, foi introduzida, em 1835, por Berzeliu.Nas indústrias químicas, principalmente a petroquímica, os catalisadores são muito utilizados para acelerar as reações, deixando o processo mais barato.   Uma forma de ver a ação dos catalisadores é adicionando açúcar ao refrigerante. Os refrigerenates carbonatados contém dióxido de carbono (gás carbônico) e pode ser eliminado mais facilmente com adição de açúcar. A reação de eliminação do gás acontece com mais velocidade e percebe-se a formação de bolhas do gás deixando a solução.

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Na equação química, coloca-se o catalisador em cima da seta que representa a reação química. Em função dos estados físicos dos reagentes e produtos, a catálise pode ser homogênea ou heterogênea.   - catálise homogênea: quando reagentes e catalisador estão no mesmo estado físico, formando um sistema monofásico.

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catálise heterogênea: quando reagentes e catalisador não estão no mesmo estado físico, formando um sistema heterogêneo.Não existe um tipo ideal de catalisador. Para cada reação química existe um tipo diferente de catalisador. Os catalisadors mais comuns são:   - metais - principalmente os de transição: Co, Ni, Pt, Pd - ácidos - que catalisam muitas reações orgânicas: H2SO4 - óxidos metálicos – Al2O3, Fe2O3 - bases - NaOH - enzimas – produzidas pelos organismos vivos: lipase, suco gástrico.

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São átomos de um mesmo elemento químico que possuem a mesma quantidade de prótons (mesmo número atômico), mas diferenciam-se pelo número de massa (A = prótons + nêutrons).   O seu número de massa é diferente porque a quantidade de nêutrons no núcleo é diferente.   Por exemplo, o carbono possui três isótopos naturais, que são:   6C12 (carbono-12): 98,89% (abundância na natureza) - possui seis prótons e seis nêutrons no núcleo;   6C13 (carbono-13): 1,01 a 1,14% (abundância na natureza) - possui seis prótons e sete nêutrons no núcleo;   6C14 (carbono-14): traços (abundância na natureza) - possui seis prótons e oito nêutrons no núcleo.

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Observe que o nome dos isótopos é geralmente escrito da seguinte forma: nome do elemento + número de massa. Os únicos isótopos que possuem nomes próprios são os isótopos do hidrogênio, que são:   1H1: prótio ou hidrogênio (possui 1 próton e nenhum nêutron - 99,985%) 1H2: deutério ou hidrogênio pesado (possui 1 próton e 1 nêutron - 0,015%); 1H3: trítio ou hidrogênio superpesado (possui 1 próton e 2 nêutrons – traços).

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Apesar de possuírem números de massa diferentes, os isótopos correspondem ao mesmo elemento químico. Essa é a origem do termo “isótopo”: iso significa “igual”, e tópos significa “lugar”, fazendo referência ao fato de ocuparem o mesmo lugar na tabela periódica.

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a massa de cada elemento que aparece na tabela periódica corresponde à média ponderada das massas atômicas dos seus isótopos. As proporções de abundância na natureza dos isótopos naturais dos elementos químicos são praticamente constantes para qualquer amostra.   Visto que correspondem ao mesmo elemento, os isótopos possuem as mesmas propriedades químicas, que são definidas pelo número atômico, mas possuem diferentes propriedades físicas, que dependem do número de massa, como é o caso da densidade.

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Os isótopos possuem também diferentes propriedades nucleares, havendo alguns radioisótopos, ou seja, átomos que possuem as mesmas propriedades químicas do isótopo que não é radioativo, mas com a diferença de que emitem radiações de seu núcleo.   O carbono-14 e o trítio são exemplos de radioisótopos. O carbono-14 possui meia-vida de 5730 anos, sendo incorporado por todos os seres vivos. É por essa razão que ele é usado na verificação da idade de fósseis, pois, depois que o ser vivo morre, inicia-se uma diminuição da quantidade de carbono-14 em razão da sua desintegração radioativa. Já o trítio possui meia-vida de 12,26 anos.

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https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/distribuicao-eletronica-dos-elementos-transicao.htm. https://www.coladaweb.com/quimica/elementos-quimicos/rutenio

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https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/rutenio/

https://www.todamateria.com.br/elementos-quimicos/

https://www.soq.com.br/conteudos/em/cineticaquimica/p6.php#:~:text=Catalisador%20%C3%A9%20uma%20subst%C3%A2ncia%20qu%C3%ADmica,dos%20reagentes%20e%20produtos%20envolvidos.

https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/isotopos.htm#:~:text=*%20Is%C3%B3topos%3A%20S%C3%A3o%20%C3%A1tomos%20de%20um,n%C3%AAutrons%20no%20n%C3%BAcleo%20%C3%A9%20diferente.

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