Ruthenium (Ru), chemisches Element, eines der Platinmetalle der Gruppen 8-10 (VIIIb), Perioden 5 und 6 des Periodensystems, das als Legierungsmittel zum Härten von Platin und Palladium verwendet wird. Silbergraues Rutheniummetall sieht aus wie Platin, ist aber seltener, härter und spröder. Der russische Chemiker Karl Karlovich Klaus begründete (1844) die Existenz dieses seltenen, hellen Metalls und behielt den Namen bei, den sein Landsmann Gottfried Wilhelm Osann (1828) für ein Element der Platingruppe vorgeschlagen hatte, dessen Entdeckung nicht schlüssig geblieben war., Ruthenium hat einen niedrigen Krustenreichtum von etwa 0,001 Teilen pro Million. Elementares Ruthenium kommt in nativen Legierungen von Iridium und Osmium vor, zusammen mit den anderen Platinmetallen: bis zu 14,1 Prozent in Iridosmin und 18,3 Prozent in Siserskit. Es kommt auch in Sulfid und anderen Erzen vor (z. B. in Pentlandit des Sudbury, Ont., Können., Nickelbergbaugebiet) in sehr geringen Mengen, die kommerziell verwertet werden.
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Aufgrund seines hohen Schmelzpunktes ist Ruthenium nicht leicht zu gießen; seine Sprödigkeit, selbst bei weißer Hitze, macht es sehr schwierig, in Drähte zu rollen oder zu ziehen. Somit ist die industrielle Anwendung von metallischem Ruthenium auf die Verwendung als Legierung für Platin und andere Metalle der Platingruppe beschränkt. Prozesse zur Isolierung sind ein wesentlicher Bestandteil der metallurgischen Kunst, die für alle Platinmetalle gilt., Es dient der gleichen Funktion wie Iridium zum Härten von Platin und wird in Verbindung mit Rhodium zum Härten von Palladium verwendet. Rutheniumgehärtete Legierungen aus Platin und Palladium sind den reinen Metallen bei der Herstellung von edlen Schmuckstücken und elektrischen Kontakten zur Verschleißfestigkeit überlegen.
Ruthenium gehört zu den Spaltprodukten von Uran und Plutonium in Kernreaktoren. Radioaktives Ruthenium-106 (einjährige Halbwertszeit) und seine kurzlebige Tochter Rhodium-106 tragen ein Jahr nach ihrer Verwendung einen wichtigen Teil der Reststrahlung in Reaktorbrennstoffen bei., Die Rückgewinnung des ungenutzten spaltbaren Materials wird wegen der Strahlungsgefahr und der chemischen Ähnlichkeit zwischen Ruthenium und Plutonium erschwert.
Natürliches Ruthenium besteht aus einer Mischung von sieben stabilen Isotopen: Ruthenium-96 (5,54 Prozent), Ruthenium-98 (1,86 Prozent), Ruthenium-99 (12,7 Prozent), Ruthenium-100 (12,6 Prozent), Ruthenium-101 (17,1 Prozent), Ruthenium-102 (31,6 Prozent) und Ruthenium-104 (18,6 Prozent). Es hat vier allotrope Formen. Ruthenium hat eine hohe Beständigkeit gegen chemische Angriffe., Ruthenium ist mit Osmium das edelste der Platinmetalle; Das Metall trübt sich bei normalen Temperaturen nicht in der Luft und widersteht Angriffen durch starke Säuren, sogar durch Aqua Regia. Ruthenium wird durch Verschmelzung mit einem alkalischen Oxidationsmittel wie Natriumperoxid (Na2O2) in lösliche Form gebracht, insbesondere wenn ein Oxidationsmittel wie Natriumchlorat vorhanden ist. Die grüne Schmelze enthält das Perruthenat-Ion RuO-4; beim Auflösen in Wasser ergibt sich üblicherweise eine orangefarbene Lösung, die das stabile Ruthenat-Ion RuO42-enthält.,
Die Zustände -2 und 0 bis +8 sind bekannt, aber +2, +3, +4, +6, und +8 sind am wichtigsten. Neben Carbonyl-und organometallischen Verbindungen in den niedrigen Oxidationszuständen -2, 0 und +1 bildet Ruthenium Verbindungen in jedem Oxidationszustand von +2 bis +8. Sehr flüchtiges Rutheniumtetroxid, RuO4, das zur Trennung von Ruthenium von anderen Schwermetallen verwendet wird, enthält das Element in der +8-Oxidationsstufe., (Obwohl Rutheniumtetroxid RuO4 eine ähnliche Stabilität und Flüchtigkeit wie Osmiumtetroxid OsO4 aufweist, unterscheidet es sich dadurch, dass es nicht aus den Elementen gebildet werden kann.) Die chemische Zusammensetzung von Ruthenium und Osmium ist im Allgemeinen ähnlich. Die höheren Oxidationszustände +6 und +8 werden viel leichter erhalten als für Eisen, und es gibt eine umfangreiche Chemie der Tetroxide, Oxohalide und Oxo-Anionen. Es gibt wenig, wenn überhaupt, Beweise dafür, dass einfache Aquoionen existieren, und praktisch alle ihre wässrigen Lösungen, unabhängig von den vorhandenen Anionen, können als Komplexe angesehen werden., Es sind zahlreiche Koordinationskomplexe bekannt, darunter eine einzigartige Reihe von Nitrosyl (NO) – Komplexen.