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Die Geschichte der Entdeckung des chemischen Elements Ruthenium. Ruthenium. Eigenschaften von Ruthenium. Die Verwendung von Ruthenium. Entdecken und beweisen

Ruthenium ist das leichteste und unedelste aller Metalle der Platingruppe. Es ist vielleicht das "mehrwertigste" Element (neun Wertigkeiten sind bekannt). Trotz mehr als einem halben Jahrhundert Forschungsgeschichte stellt sie den modernen Chemiker auch heute noch vor viele Fragen und Probleme. Was ist also Ruthenium als chemisches Element? Zu Beginn ein kleiner Exkurs in die Geschichte.

Geheimnisvoll und reich

Der Name und die Geschichte der Entdeckung von Ruthenium sind untrennbar mit Russland verbunden. Zu Beginn des XΙX Jahrhunderts war die Weltgemeinschaft aufgeregt und besorgt über die Nachricht, dass die reichsten Platinvorkommen im Russischen Reich entdeckt wurden. Es gab Gerüchte, dass die Gewinnung dieses Edelmetalls im Ural mit einer gewöhnlichen Schaufel durchgeführt werden könnte. Die Tatsache der Entdeckung reicher Vorkommen wurde bald durch die Tatsache bestätigt, dass der Finanzminister Russlands, E. F. Kankrin, das höchste Dekret über die Prägung von Münzen aus Platin an die St. Petersburger Münze sandte. In den Folgejahren wurden etwa eineinhalb Millionen Münzen (3,6 und 12 Rubel) in Umlauf gebracht, für deren Herstellung 20 Tonnen Edelmetall ausgegeben wurden.

"Entdeckung" Ozanna

Professor Gottfried Ozann von der Derpt-Juryevsky-Universität (heute Tartu) nahm das Studium der Zusammensetzung des Ural-Edelerzes auf. Er kam zu dem Schluss, dass Platin von drei unbekannten Metallen begleitet wird – Polynom, Polynom und Ruthenium – deren Namen von Ozann selbst gegeben wurden. Übrigens benannte er den dritten zu Ehren Russlands (vom lateinischen Ruthenia).

Ozannes Kollegen in ganz Europa, angeführt von dem angesehensten schwedischen Chemiker Jens Berzelius, standen dem Bericht des Professors sehr kritisch gegenüber. In einem Versuch, sich zu rechtfertigen, wiederholte der Wissenschaftler eine Reihe seiner Experimente, aber die vorherigen Ergebnisse konnten nicht erreicht werden.

Zwei Jahrzehnte später interessierte sich der Chemieprofessor Karl Karlovich Klauss (Universität Kasan) für Ozannes Arbeit. Er erhielt die Erlaubnis des Finanzministers, mehrere Pfund übrig gebliebener Münzproduktion aus dem Labor der Münze zur erneuten Untersuchung zu erhalten.

Der russische Akademiker A. E. Arbuzov stellte in seinen Schriften fest, dass ein Chemiker damals, um ein neues Element zu entdecken, äußersten Fleiß und Ausdauer, Beobachtungsgabe und Einsicht und vor allem ein subtiles experimentelles Flair benötigte. Alle oben genannten Eigenschaften waren dem jungen Karl Klauss in höchstem Maße innewohnend.

Die Forschung des Wissenschaftlers hatte und praktischer Wert- zusätzliche Gewinnung von reinem Platin aus Erzrückständen. Klauss entwickelte einen eigenen Plan für das Experiment, verschmolz das Erzmaterial mit Salpeter und extrahierte lösliche Elemente: Osmium, Iridium, Palladium. Der unlösliche Teil wurde einer Mischung aus konzentrierten Säuren ("Königswasser") und Destillation ausgesetzt. Im Niederschlag von Eisenhydroxid entdeckte er das Vorhandensein eines unbekannten Metalls und isolierte es zuerst in Form von Sulfid und dann in reiner Form (etwa 6 Gramm). Der Professor behielt den von Ozann vorgeschlagenen Namen für das Element Ruthenium bei.

Entdecken und beweisen

Aber wie sich herausstellte, die Geschichte der Entdeckung Chemisches Element Ruthenium war gerade erst am Anfang. Nach der Veröffentlichung der Ergebnisse der Studie im Jahr 1844 hagelte es Kritik an Clauss. Die Schlussfolgerungen des unbekannten Kasaner Wissenschaftlers wurden von den größten Chemikern der Welt skeptisch aufgenommen. Auch die Zusendung einer Probe des neuen Elements an Berzelius rettete die Situation nicht. Laut dem schwedischen Meister war das Ruthenium von Klaus nur „eine Probe von unreinem Iridium“.

Nur die herausragenden Qualitäten von Karl Karlovich als analytischer Chemiker und Experimentator und eine Reihe zusätzlicher Studien ermöglichten es dem Wissenschaftler, seine Behauptung zu beweisen. 1846 wurde die Entdeckung offiziell anerkannt und bestätigt. Für seine Arbeit wurde Klauss mit dem Demidov-Preis der Russischen Akademie der Wissenschaften in Höhe von 10.000 Rubel ausgezeichnet. Dank des Talents und der Ausdauer des Kasaner Professors schloss sich Ruthenium den Reihen der Platinoide an - dem ersten in Russland entdeckten Element (und heute leider dem einzigen der russischen Chemieschule).

Weitere Nachforschungen

Einsatzbereiche

Obwohl alle Eigenschaften des Edelmetalls in Ruthenium vollständig vorhanden sind, hat das Element in der Schmuckindustrie keine weite Verbreitung gefunden. Es wird nur verwendet, um Legierungen zu verstärken und teuren Schmuck haltbarer zu machen.

Bezogen auf die verbrauchte Rutheniummenge sind die Industriesektoren in folgender Reihenfolge geordnet:

1. Elektronisch.
2. Elektrochemisch.
3. Chemisch.

Die katalytischen Eigenschaften des Elements sind sehr gefragt. Es wird bei der Synthese von Blausäure und Salpetersäure, bei der Herstellung von gesättigten Kohlenwasserstoffen, Glycerin und der Polymerisation von Ethylen verwendet. In der metallurgischen Industrie werden Ruthenium-Additive verwendet, um die Korrosionsschutzeigenschaften zu erhöhen, Legierungen Festigkeit sowie chemische und mechanische Beständigkeit zu verleihen. Radioaktive Rutheniumisotope helfen Wissenschaftlern oft bei ihrer Forschung.

Viele Verbindungen des Elements haben auch als gute Oxidationsmittel und Farbstoffe Anwendung gefunden. Insbesondere werden Chloride verwendet, um die Lumineszenz zu verstärken.

biologische Bedeutung

Ruthenium hat die Fähigkeit, sich in den Zellen von lebendem Gewebe anzureichern, hauptsächlich Muskelgewebe (das einzige Metall der Platingruppe). Es kann die Entwicklung allergischer Reaktionen hervorrufen, sich negativ auf die Schleimhaut der Augen und der oberen Atemwege auswirken.

In der Medizin wird das Edelmetall zur Erkennung von befallenem Gewebe eingesetzt. Darauf basierende Arzneimittel werden zur Behandlung von Tuberkulose und verschiedenen Infektionen eingesetzt, die die menschliche Haut betreffen. Aus diesem Grund erscheint es sehr vielversprechend, die Fähigkeit von Ruthenium zur Bildung stabiler Nitrosokomplexe im Kampf gegen Krankheiten zu nutzen, die mit einer zu hohen Nitratkonzentration im menschlichen Körper einhergehen (Bluthochdruck, Arthritis, septischer Schock und Epilepsie).

Wer ist schuldig?

Vor kurzem haben westeuropäische Wissenschaftler die Öffentlichkeit ernsthaft mit einer Nachricht beunruhigt, dass der Gehalt des radioaktiven Isotops von Ruthenium Ru 106 über dem Kontinent zunimmt, dessen Selbstbildung in der Atmosphäre Experten vollständig ausschließen. Neben einer unfallbedingten Freisetzung aus einem Kernkraftwerk würden seitdem zwangsläufig Radionuklide von Cäsium und Jod in der Luft vorhanden sein, was durch experimentelle Daten nicht bestätigt wird. Die Wirkung dieses Isotops auf den menschlichen Körper führt wie jedes radioaktive Element zur Bestrahlung von Geweben und Organen, zur Entstehung von Krebs. Mögliche Verschmutzungsquellen befinden sich laut westlichen Medien auf dem Territorium Russlands, der Ukraine oder Kasachstans.

Als Antwort sagte ein Vertreter der Kommunikationsabteilung von Rosatom, dass alle Unternehmen der staatlichen Körperschaft normal arbeiteten und arbeiten. Die Internationale Atomenergiebehörde (IAEO) wies nach ihrer Stellungnahme auf der Grundlage eigener Überwachungsdaten alle Vorwürfe zurück Russische Föderation grundlos.

Ruthenium ist ein Element einer Nebenuntergruppe der achten Gruppe der fünften Periode des Periodensystems der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev, Ordnungszahl 44. Es wird mit dem Symbol Ru (lat. Ruthenium).

Die Geschichte der Entdeckung dieses Elements begann in Russland, als in den 20er Jahren des 19. Jahrhunderts Platinvorkommen im Ural entdeckt wurden. Die Nachricht von dieser Entdeckung verbreitete sich schnell auf der ganzen Welt und verursachte viel Angst und Unruhe auf dem internationalen Markt. Unter ausländischen Spekulanten gab es Gerüchte über monströse Nuggets, über Platinsand, den Platinminenarbeiter direkt mit Schaufeln schöpfen. Die Platinvorkommen erwiesen sich tatsächlich als ergiebig, und Graf Kankrin, der damalige Finanzminister Russlands, ordnete die Prägung von Platinmünzen an. Münzen wurden in Stückelungen von 3,6 und 12 Rubel geprägt. Es wurden 1.400.000 Platinmünzen ausgegeben, für die mehr als 20 Tonnen natives Platin verwendet wurden.

Im Jahr von Kankrins Befehl, Münzen zu prägen, kam Ozann, Professor an der Yuryev-Universität, bei der Untersuchung von Ural-Platinproben zu dem Schluss, dass Platin von drei neuen Metallen begleitet wurde. Ozann nannte einen von ihnen Semi-Ran, den zweiten - Polynom und den dritten zu Ehren des lateinischen Namens. Russland - Ruthenium gab einen Namen - Ruthenium. Chemiker begrüßten Ozannes „Entdeckung“ mit Misstrauen. Besonders protestierte der schwedische Chemiker Berzelius, dessen Autorität damals wirklich weltweit war. Der zwischen Ozann und Berzelius entstandene Streit verpflichtete sich, den Professor für Chemie an der Kasaner Universität K. K. Klaus beizulegen. Nachdem Klaus eine kleine Menge Reste aus der Prägung einer Platinmünze zur Verfügung gestellt bekommen hatte, entdeckte er darin ein neues Metall, hinter dem er den von Ozann vorgeschlagenen Namen Ruthenium behielt. Am 13. September 1844 berichtete Klaus an der Akademie der Wissenschaften über ein neues Element und seine Eigenschaften. 1845 wurde Klaus' Bericht mit dem Titel "Chemische Untersuchungen der Reste des Uraler Platinerzes und des Rutheniummetalls" als separates Buch veröffentlicht. "... Eine kleine Menge an untersuchtem Material - nicht mehr als sechs Gramm vollständig reines Metall- erlaubte mir nicht, meine Forschungen fortzusetzen ", schrieb Klaus in seinem Buch. Die erhaltenen Daten zu den Eigenschaften des neuen Metalls ermöglichten es Klaus jedoch, die Entdeckung eines neuen chemischen Elements fest zu erklären.

Klaus wollte ausländische Wissenschaftler mit der Entdeckung eines neuen Elements bekannt machen und schickte eine Probe des Metalls an Berzelius. Berzelius' Antwort war gelinde gesagt seltsam. In der Hand haben neues Element mit einer detaillierten Beschreibung der Eigenschaften widersprach er der Meinung von Klaus. Berzelius erklärte, das von Klaus erhaltene Metall sei "eine Probe von unreinem Iridium", einem seit langem bekannten Element. Berzelius musste später seinen Fehler zugeben.

Die Abtrennung von Platinmetallen und deren Gewinnung in reiner Form (Raffination) ist sehr aufwendig schwierige Aufgabe, was viel Arbeit, Zeit, teure Reagenzien sowie hohes Geschick erfordert. Natives Platin, Platin-„Schrott“ und andere Materialien werden zunächst mit „königlichem Wodka“ bei geringer Hitze behandelt. In diesem Fall gehen Platin und Palladium in Form von H2 und H2, Kupfer, Eisen und Nickel vollständig in die Lösung über - in Form von Chloriden CuCl2, FeCl3, NiCl2. Rhodium und Iridium werden teilweise in Form von H3 und H2 gelöst. Der in Königswasser unlösliche Rückstand besteht aus einer Verbindung von Osmium mit Iridium sowie Begleitmineralien (Quarz SiO2, Chromeisenerz FeCr2O4, Magneteisenerz Fe3O4 etc.) Aus der Lösung wird nach Filtrieren mit Ammonium Platin ausgefällt Chlorid. Damit der Niederschlag aus Ammoniumhexachloroplatinat jedoch kein Iridium enthält, das ebenfalls schwerlösliches Ammoniumhexachloroiridit (IV) (NH4)2 bildet, muss Ir (IV) zu Ir (III) reduziert werden. Dies geschieht durch Zugabe von beispielsweise Rohrzucker C12H22O14 (Methode von I.I. Chernyaev). Ammoniumhexachloriridit (III) ist wasserlöslich und Ammoniumchlorid fällt nicht aus. Der Niederschlag von Ammoniumhexachloroplatinat wird abfiltriert, gewaschen, getrocknet und kalziniert. Der so entstandene Platinschwamm wird gepresst und anschließend in einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme oder in einem elektrischen Hochfrequenzofen geschmolzen. Palladium, Rhodium und Iridium werden aus Ammoniumhexachloroplatinat aus dem Filter extrahiert; Iridium, Osmium und Ruthenium werden aus der Iridiumlegierung isoliert. Die dafür erforderlichen chemischen Operationen sind sehr komplex. Derzeit sind Kupfer-Nickel-Sulfid-Erze die Hauptquelle für Platinmetalle. Durch ihre aufwendige Verarbeitung werden die sogenannten „Rohmetalle“ erschmolzen – kontaminiertes Nickel und Kupfer. Bei ihrer elektrolytischen Raffination fallen Edelmetalle in Form von Anodenschlamm an, der der Raffination zugeführt wird.

Eine bedeutende Rutheniumquelle für seine Gewinnung ist seine Isolierung aus Spaltfragmenten von Nuklearmaterialien (Plutonium, Uran, Thorium), wo sein Gehalt in abgebrannten Brennstäben 250 Gramm pro Tonne "verbranntem" Kernbrennstoff erreicht.

In Bezug auf die Feuerfestigkeit (Tmelt 2250 ° C) ist Ruthenium nur mehreren Elementen unterlegen - Rhenium, Osmium, Wolfram.

Die wertvollsten Eigenschaften von Ruthenium sind Feuerfestigkeit, Härte, chemische Beständigkeit und die Fähigkeit, bestimmte chemische Reaktionen zu beschleunigen. Verbindungen mit der Wertigkeit 3+, 4+ und 8+ sind am charakteristischsten. Es neigt dazu, komplexe Verbindungen zu bilden. Es wird als Katalysator, in Legierungen mit Platinmetallen, als Material für scharfe Spitzen, für Kontakte, Elektroden und in Schmuck verwendet.

Ruthenium und Osmium sind spröde und sehr hart. Unter Einwirkung von Sauerstoff und starken Oxidationsmitteln bilden sie die Oxide RuO4 und OsO4. Dies sind niedrig schmelzende gelbe Kristalle. Die Dämpfe beider Verbindungen haben einen scharfen, unangenehmen Geruch und sind hochgiftig. Beide Verbindungen geben leicht Sauerstoff ab und werden zu RuO2 und OsO2 oder zu Metallen reduziert. RuO4 ergibt mit Laugen Salze (Ruthenate): 2RuO4 + 4KOH = 2K2RuO4 + 2H2O + O2

• Eine geringe Zugabe von Ruthenium (0,1 %) erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Titan.
• Legierung mit Platin dient es zur Herstellung extrem verschleißfester elektrischer Kontakte.
• Katalysator für viele chemische Reaktionen. Einen sehr wichtigen Platz nimmt Ruthenium als Katalysator in den Wasserreinigungssystemen von Orbitalstationen ein.

Einzigartig ist auch die Fähigkeit von Ruthenium, atmosphärischen Stickstoff bei Raumtemperatur katalytisch zu binden.

Ruthenium und seine Legierungen werden als hitzebeständige Strukturwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt und sind bis 1500 °C in der Festigkeit überlegen beste Legierungen Molybdän und Wolfram (die ebenfalls den Vorteil einer hohen Oxidationsbeständigkeit haben).

In den letzten Jahren wurde Rutheniumoxid umfassend als Material für die Herstellung von Superkondensatoren für elektrische Energie mit einer spezifischen elektrischen Kapazität von über 700 Farad/Gramm untersucht.

Anwendung von Ruthenium zur Züchtung von Graphen

Forscher des Brookhaven National Laboratory (USA) haben gezeigt, dass beim epitaktischen Wachstum von Graphen auf der Ru(0001)-Oberfläche makroskopische Graphenregionen entstehen. In diesem Fall erfolgt das Wachstum Schicht für Schicht, und obwohl die erste Schicht fest mit dem Substrat verbunden ist, interagiert die zweite Schicht praktisch nicht damit und behält alle einzigartigen Eigenschaften von Graphen.

Die Synthese basiert auf der Tatsache, dass die Löslichkeit von Kohlenstoff in Ruthenium stark von der Temperatur abhängt. Bei 1150 °C ist Ruthenium mit Kohlenstoff gesättigt, und wenn die Temperatur auf 825 °C sinkt, kommt Kohlenstoff an die Oberfläche, was zur Bildung von Grapheninseln führt, die größer als 100 µm sind. Die Inseln wachsen und vereinigen sich, woraufhin das Wachstum der zweiten Schicht beginnt.

Ruthenium (nach Gehalt in Platinerzen) ist das seltenste unter den Platinmetallen. Es wurde von dem Kasaner Professor Klaus entdeckt, der 1844 in den Überresten des Ural-Platinerzes ein neues Element fand, das er Ruthenium (aus dem späten Latein Ruthenia - Russland) nannte. Klaus erhielt reines Ruthenium, untersuchte seine chemischen Eigenschaften, bestimmte sein Atomgewicht und wies auf die Ähnlichkeiten zwischen den Triaden Ruthenium – Rhodium – Palladium und Osmium – Iridium – Platin hin.
Ruthenium ist ein Satellit von Platin. Es ist vor allem in Osmiridium enthalten – dem Rückstand nach der Trennung von Platinerzen mit Königswasser. Sehr selten kommt es auch in Form eines unabhängigen Minerals vor - Laurit, Rutheniumsulfid RuS 2, das Osmium enthält.

Kassenbon:

Rückstände aus der Platinraffination oder Kupferelektroraffination werden in (NH 4 ) 2 umgewandelt, das zu RuO 2 kalziniert wird, letzteres wird mit Wasserstoff reduziert.
In kolloidalem Zustand kann Ruthenium durch Reduktion seiner Salze mit Hydrazin in Gegenwart von Gummi arabicum oder mit Acrolein erhalten werden.
Derzeit können auch abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken als Quelle für Ruthenium dienen, da es eines der Spaltprodukte von Nuklearmaterialien (Plutonium, Uran, Thorium) ist.

Physikalische Eigenschaften:

Ruthenium ist, je nach Herstellungsverfahren, ein mattgraues oder silbrig-weiß glänzendes Metall mit extrem hoher Härte; Es ist jedoch so zerbrechlich, dass es leicht zu Pulver gemahlen werden kann. Es ist sehr feuerfest und schmilzt bei einer viel höheren Temperatur als Platin. In einem Lichtbogen beim Schmelzen verdampft gleichzeitig Ru. Es geht auch bei starker Kalzinierung an Luft in die Gasphase über, aber in diesem Fall fliegt nicht das Metall, sondern das bei sehr hohen Temperaturen stabile Tetroxid.

Chemische Eigenschaften:

In Abwesenheit von Luftsauerstoff greift keine Säure, nicht einmal Königswasser, Ruthenium an. Salzsäurehaltige Luft löst es jedoch bei gewöhnlicher Temperatur langsam und bei 125 ° (in einer verschlossenen Röhre) sogar ziemlich schnell auf. Beim Erhitzen an der Luft wird Ruthenium durch Oberflächenoxidation schwarz. Fluor wirkt auf Rutheniumpulver bereits unterhalb der Rotgluttemperatur und Chlor - bei Rotglut. Pulverförmiges Ruthenium reagiert nur unter besonderen Bedingungen mit Schwefel. Mit Phosphor bildet es die Verbindung RuP 2 und RuP und Ru 2 P; mit Arsen ergibt Ruthenium neben Platin das Diarsenid RuAs 2 . Laugen in Gegenwart von Sauerstoff oder leicht sauerstoffabgebenden Stoffen, zB Mischungen von KOH mit KNO 3 oder K 2 CO 3 mit KCIO 3 , sowie Peroxide, zB Na 2 O 2 oder BaO 2 , bei hohen Temperaturen wirken heftig auf Ruthenium und bilden mit Neem-Ruthenaten (VI) M 1 2 RuO 4 . Tc 2 O 7.

Die wichtigsten Verbindungen:

Rutheniumdioxid RuO 2 wird in Form eines blauschwarzen Pulvers durch Erhitzen von pulverförmigem Ruthenium, Chlorid oder dessen Sulfid in einem Sauerstoffstrom erhalten. RuO 2 wird bei niedrigen Temperaturen durch Wasserstoff reduziert, bei sehr hohen Temperaturen beginnt RuO 2 sich in Ruthenium und Sauerstoff zu zersetzen.
Rutheniumtetroxid RuO 4 wird durch Durchleiten von Chlor durch eine Lösung von Alkalimetallruthenaten oder durch Zugabe eines Überschusses an Alkali zu Lösungen von Rutheniumsalzen erhalten; es bildet gelbe Nadeln, die bei 25° zu einer orangefarbenen Flüssigkeit schmelzen. Beim Erhitzen, etwa 108 °, RuO 4 c starke Explosion zerfällt in RuO 2 und O 2 . Rutheniumtetroxid reagiert äußerst heftig mit organischen Stoffen, seine Reaktion mit Alkohol erfolgt explosionsartig.
Rutheniumpentacarbonyl Ru(CO) 5 flüchtige Flüssigkeit, entzündet sich an Luft. Es wird zum Aufbringen von Ru-Beschichtungen auf Glas, Keramik und Metallen verwendet.
Komplexverbindungen von Ruthenium sind sehr zahlreich. Insbesondere kann es in ihnen auch mit einem so ungewöhnlichen Liganden wie molekularem Stickstoff eine Bindung eingehen und beispielsweise die Cl 2 -Verbindung bilden.

Anwendung:

Herstellung von Katalysatoren, dekorativen und schützenden Beschichtungen, Legierungen. Geringe Zusätze von Ruthenium erhöhen im Allgemeinen die Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Härte der Legierung, was für die Herstellung von verschleißfesten elektrischen Kontakten wertvoll ist.
Die Jahresproduktion von Ruthenium im Jahr 2009 wurde auf etwa 18 Tonnen geschätzt.

G. Elfimova

Siehe auch:
Fedorenko NV KKKlaus: die Entdeckung von Ruthenium. Chemie in der Schule, 1977, Nr. 4
Shulchus A. Mehrere Geschichten über die Entdeckung von Ruthenium, Chemie in der Schule, 2010, Nr. 9, S. 79

Geschichte

Herkunft des Namens

Kassenbon

Ruthenium fällt als „Abfall“ bei der Raffination von Platin und Platinmetallen an.

Eine bedeutende Rutheniumquelle für seine Gewinnung ist seine Isolierung aus Spaltfragmenten von Nuklearmaterialien (Plutonium, Uran, Thorium), wo sein Gehalt in abgebrannten Brennstäben 250 Gramm pro Tonne abgebrannten Kernbrennstoffs erreicht.

Es wurde auch eine Technologie entwickelt, um Ruthenium aus Technetium-99 unter Verwendung von Neutronenbestrahlung von Molybdän herzustellen.

Produktion, Reserven und Preis

Physikalische und chemische Eigenschaften

Isotopenzusammensetzung

Natürliches Ruthenium hat sieben stabile Isotope:

96 Ru (5,7 % Massenanteil), 98 Ru (2,2 %), 99 Ru (12,8 %), 100 Ru (12,7 %), 101 Ru (13 %), 102 Ru (31,3 %) und 104 Ru (18.3 %).

Physikalische Eigenschaften

Durch Feuerfestigkeit ( T pl \u003d 2334 ° C) Ruthenium wird nur von wenigen Elementen übertroffen - Rhenium, Osmium, Molybdän, Iridium, Wolfram, Tantal und Niob.

Chemische Eigenschaften

Ruthenium ist ein sehr inertes Metall.

Anorganische Verbindungen

Organische Chemie des Rutheniums

Ruthenium bildet eine Reihe von metallorganischen Verbindungen und ist ein aktiver Katalysator.

Anwendung

• Eine geringe Zugabe von Ruthenium (0,1 %) erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Titan.
• Legierung mit Platin dient es zur Herstellung extrem verschleißfester elektrischer Kontakte.
• Rutheniumdioxid und Wismutruthenate werden in Dickschichtwiderständen verwendet. Diese beiden Anwendungen in der Elektronik verbrauchen etwa 50 % des produzierten Rutheniums.
• Katalysator für viele chemische Reaktionen. Einen sehr wichtigen Platz nimmt Ruthenium als Katalysator in den Wasserreinigungssystemen von Orbitalstationen ein.
• Rutheniumrot wird als kompetitiver Antagonist für die Untersuchung von Ionenkanälen verwendet (CatSper1, TASK, RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8, TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6, TRPA1, mCa1, mCa2, CALHM1) .

Einzigartig ist auch die Fähigkeit von Ruthenium, atmosphärischen Stickstoff bei Raumtemperatur katalytisch zu binden. Eine experimentelle Entdeckung von Forschern der University of Minnesota im Jahr 2018 zeigt, dass das chemische Element Ruthenium das vierte Element mit einzigartigen magnetischen Eigenschaften bei Raumtemperatur ist. Bis vor kurzem waren den Menschen nur drei stabile magnetische Elemente bekannt, Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni) und teilweise Gadolinium (Gd), das bei Temperaturen über 8 Grad Celsius seine magnetischen Eigenschaften verliert. Die Entdeckung eines neuen magnetischen Materials kann zur Entwicklung neuer Arten von Sensoren, Speichergeräten, Informationsverarbeitung und einer Vielzahl anderer elektronischer und elektromechanischer Geräte führen. Neben traditionellen Technologien, die die magnetischen Eigenschaften von Materialien nutzen, kann die Entstehung eines neuen magnetischen Materials eine wichtige Rolle spielen weitere Entwicklung eine Reihe neuer Richtungen wie Spintronik. Begünstigt wird dies durch die Tatsache, dass die Technologien zum Züchten dünner Schichten und zum Erzeugen von Nanostrukturen bereits ein Niveau erreicht haben, das die Herstellung von Materialien mit einzigartigen Eigenschaften ermöglicht, die dieselben Materialien natürlichen Ursprungs nicht haben.

Ruthenium und seine Legierungen werden als Hochtemperatur-Strukturmaterialien in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendet und sind bis zu 1500 °C in der Festigkeit den besten Legierungen aus Molybdän und Wolfram überlegen (mit dem Vorteil einer hohen Oxidationsbeständigkeit).

Physiologische Wirkung und biologische Rolle

Ruthenium scheint ein Spurenelement zu sein. Es ist das einzige Platinmetall, das in lebenden Organismen vorkommt (nach einigen Quellen ist es auch Platin). Es ist hauptsächlich im Muskelgewebe konzentriert.