Ruthenium bildet zusammen mit Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin eine Gruppe von Elementen, die als Platinmetallgruppe (PGM) bezeichnet wird. Ruthenium oder (Ru) ist ein hartes, sprödes, silbrig-weißes Übergangsmetall, das im Periodensystem ebenfalls zu den Edel- und Platinmetallen gehört. Es läuft bei Umgebungstemperaturen nicht an, oxidiert jedoch an der Luft bei etwa 800°C. Das Metall wird von Säuren nicht angegriffen, aber wenn Kaliumchlorat in die Lösung gegeben wird, oxidiert es explosionsartig.
Hier finden Sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften und weitere Fakten zu Ruthenium:
Ruthenium wurde im Jahr 1844 zum ersten Mal erwähnt, als Karl Ernst Claus es in den pulverförmigen Rückständen der Platinherstellung identifizierte. Er isolierte es daraufhin. Dies ermöglichte es ihm später, das Vorhandensein eines neuen, noch unbekannten Metalls im Rutheniumoxid nachzuweisen.
Karl Ernst Claus war ein deutschstämmiger Chemiker, der zwischen 1796 und 1864 lebte. Als Professor an der Kaiserlichen Universität Kasan und Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften erlangte er Berühmtheit, weil er 1844 Ruthenium entdeckte.
Ruthenium ist eines der besten Härtemittel für die Beimischung zu Palladium oder Platin. Es wird mit diesen Metallen legiert, um elektrische Kontakte mit extremer Verschleißfestigkeit herzustellen. Ruthenium wird zur Beschichtung anderer Metalle verwendet. Thermische Zersetzung oder galvanische Abscheidung sind die gängigsten Verfahren zur Herstellung von Rutheniumbeschichtungen. Die Zugabe von 0,1 % Ruthenium zu Titan verbessert dessen Korrosionsbeständigkeit um das Hundertfache. Rutheniumoxide sind vielseitige Katalysatoren.
Es wird mit Palladium oder Platin verbunden, um die Minen von Kugelschreibern zu formen, oder auch zur Herstellung von Elektroden verwendet.
Eine Legierung aus Ruthenium und Platin bedeckt die Köpfe von Zündkerzen für Rennwagen, die eine hohe Hitzebeständigkeit und Belastbarkeit erfordern.
Ruthenium ist Bestandteil von Festplatten. Dabei wird eine drei Atome dicke Schicht aus Ruthenium zwischen zwei Magnetschichten angeordnet. Auf diese Weise kann eine große Menge an Informationen auf kleinstem Raum gespeichert werden.
Man verwendet Ruthenium als Katalysator, um die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen zu erhöhen: zur Zersetzung von Ameisensäure, bei der Reduktion von Carbonylbindungen oder auch bei Metathesereaktionen.
Sobald Ruthenium die Temperatur von -262,55 °C unterschreitet, wird es supraleitend. Supraleitfähigkeit oder Supraleitung ist ein Zustand der Materie, in dem es keinen elektrischen Widerstand gibt, aber das Magnetfeld verdrängt wird (man spricht vom Meissner-Effekt). Diese Materialien werden als supraleitende Materialien bezeichnet.
Da Ruthenium ein sehr seltenes Element ist, wird es in der Schmuck-, Uhren- und Juwelierbranche verwendet, entweder als Oberflächenbeschichtung oder in reinen Kristallen. Ruthenium wird in der Schmuckherstellung als dünne Beschichtung auf bestimmte Edelmetalle aufgetragen, um deren Härte zu erhöhen. Es ist anzumerken, dass die Schwierigkeit, es in der Natur zu finden, Ruthenium ebenfalls zu einem Edelmetall macht.
Rutheniumverbindungen werden von den meisten Menschen relativ selten produziert. Alle Rutheniumverbindungen sollten als stark giftig und als krebserregend eingestuft werden. Rutheniumverbindungen verschmutzen die Haut sehr stark. Es scheint, dass eingenommenes Ruthenium stark in den Knochen gehalten wird. Rutheniumoxid, RuO4, ist stark giftig und flüchtig und sollte vermieden werden.
Ruthenium-106 ist eines der Radionuklide, die an den atmosphärischen Kernwaffentests beteiligt waren, die 1945 mit einem Test der USA begannen und im Jahr 1980 mit einem chinesischen Test endeten. Es gehört zu den Radionukliden mit langer Halbwertszeit, die ein erhöhtes Krebsrisiko für die nächsten Jahrzehnte und Jahrhunderte erzeugt haben und weiterhin erzeugen werden.
Ruthenium kommt in der Erdkruste nur in sehr geringen Mengen vor. Sein Clarke-Wert liegt bei etwa 1 mg pro Tonne. Der Clarke eines chemischen Elements definiert sein durchschnittliches Vorkommen in der Erdkruste. Er wird als Massenanteil in Prozent, ppm (parts per million) oder ppb (parts per billion) ausgedrückt. Ruthenium wird meist in Legierungen mit Platin und Iridium gefunden, seltener kommt es auch in reinem Zustand vor. In diesem Fall liegt es in metallischer Form vor, die als natives Ruthenium bezeichnet wird.
Ruthenium wird als freies Metall, das manchmal mit Platin, Osmium und Iridium verbunden ist, in Süd- und Nordamerika, Südafrika und im Uralgebirge gefunden. Es kommt auch im Nickelabbaugebiet von Sudbury, Ontario, und in den Pyroxenitlagerstätten Südafrikas vor. Ruthenium kann auch aus radioaktiven Abfällen extrahiert werden. Zur Isolierung von Ruthenium wird ein komplexes Verfahren angewandt. Der letzte Schritt ist die Wasserstoffreduktion von Ammoniumrutheniumchlorid zu einem Pulver, das durch Pulvermetallurgie oder Argonbogenschweißen verfestigt wird. Ruthenium wird auch mit Nickel und Ablagerungen in Verbindung gebracht (aus dem, was kommerziell gewonnen wird).
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