Ruthenium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in	12,2
Härte nach Mohs und nach Brinell	6,5; 179,5 · 107
Schallgeschwindigkeit in	5970
Schmelztemperatur in °C	2300
spezifische Schmelzwärme in	234,4
Siedetemperatur in °C	3900
spezifische Verdampfungswärme in	5616,2
Standardentropie S0 in	77
Wärmeleitfähigkeit in	117
spezifische Wärmekapazität in	0,238
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,0762
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	0,000 002

Fingerring aus
Ruthenium

Isotope des Elements

Natürlich vorkommendes Ruthenium besteht aus einem Gemisch aus sieben stabilen Isotopen. Weiterhin sind noch 25 radioaktive Isotope künstlich erzeugt worden.

Ordnungszahl Z	Massenzahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
44	96	95,907 598	5,5%
	98	97,905 289	1,9%
	99	98,905 936	12,7%
	100	99,904 218	12,6%
	101	100,905 577	17,0%
	102	101,904 348	31,6%
	103	102,906	künstlich	β : 0,2	40 d
	104	103,905 430	18,7%

Energieniveauschema

Weitere Eigenschaften

Ruthenium besitzt eine sehr hohe Schmelz- und Siedetemperatur und ist ein silberweißes, glänzendes, sehr hartes und sprödes Schwermetall. Als Übergangsmetall bildet Ruthenium in seinen Verbindungen fast alle Oxidationsstufen von -II bis VIII aus, wobei die Stufen III und IV die wichtigsten und beständigsten sind. Ruthenium ist ein sehr reaktionsträges Edelmetall. Bei Sauerstoffabwesenheit wird es von keiner Säure angegriffen. Ist Sauerstoff vorhanden, reagiert es bereits mit Salzsäure. Das Metall färbt sich schwarz beim Erhitzen in Luft auf etwa 800 °C infolge von Oxidbildung. Bei Rotglut reagiert es mit molekularem Sauerstoff zu blauschwarzem Ruthenium(IV)-oxid und giftigem Ruthenium(VIII)-oxid. Mit Chlor verbindet es sich direkt zu Ruthenium(III)-chlorid. Die meist farbigen und wasserunlöslichen Verbindungen des Rutheniums besitzen nur wenig Bedeutung.

Entdeckung

Der deutsch-russische Chemiker KARL ERNST CLAUS (1796-1864) entdeckte Ruthenium 1844 in Kasan, Russland, in Rückständen der Platingewinnung. In Form des Chlorids RuCl₄ gelang ihm auch die Abtrennung. Beim Umsatz mit Ammoniumchlorid erhielt er das rote Ammonium-Hexachlororuthenat(IV), aus dem er dann durch thermische Zersetzung das reine Metall isolierte. Er nannte das neue Element nach dem alten Namen der Ukraine und schlug gleichzeitig das chemische Symbol «Ru» vor.

Vorkommen/Herstellung

Mit dem 71. Platz in der Elementhäufigkeit gehört Ruthenium zu den seltenen Elementen der Erde. Ruthenium findet man in sehr geringen Konzentrationen häufig zusammen mit Platin und anderen Platinmetallen. Gelegentlich kommt es auch in Form des sehr seltenen Minerals Laurit RuS₂ vor. Das Gesamtvorkommen auf der Erde wird auf 5 000 t geschätzt. Seine Hauptvorkommen liegen im Ural-Gebiet, Russland, Südafrika und den USA. Ruthenium fällt in den in Königswasser unlöslichen Rückständen des Rohplatins an. Über mehrere Zwischenstufen und nach Abtrennung des Silbers und der übrigen Platinmetalle wird das Ruthenium in Ammonium-Hexachlororuthenat(III) überführt. Daraus wird das Element durch Glühen im Wasserstoffstrom gewonnen. Als Nebenprodukt aus dem Anodenschlamm der elektrolytischen Nickelraffination fällt Ruthenium auch an. Die jährliche Weltproduktion des Elements liegt bei 150 kg.

Verwendung

Ruthenium wird als härtender Bestandteil von Platin- und Palladium-Legierungen verwendet und eingesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit von Titan-Legierungen zu verbessern. Auch bei der Herstellung von Präzisions-Schichtwiderständen und Temperaturmessgeräten ist es von Bedeutung. In der chemischen Industrie spielt es in Form des Dioxids als Katalysator für Oxidations- und Reduktionsreaktionen eine wichtige Rolle.

Bau

Ruthenium bildet ein hexangonal-dichtes Metallgitter.