Ruthenium

Ruthenium (chemická značka Ru, latinsky Ruthenium) je drahý kov šedivě bílé barvy.

Ruthenium
[Kr] 4d7 5s1 102 Ru 44
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Ruthenium, Ru, 44
Cizojazyčné názvy	lat. Ruthenium
Skupina, perioda, blok	8. skupina, 5. perioda, blok d
Chemická skupina	Přechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře	0,001 ppm
Vzhled	Stříbrná látka s kovovým leskem
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-18-8
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	101,07
Atomový poloměr	134 pm pm
Kovalentní poloměr	146±7 pm
Iontový poloměr	67 pm
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d7 5s1
Oxidační čísla	VIII, VII, VI, IV, III, II, -II
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	2,2
Ionizační energie
První	710,2 kJ/mol
Druhá	1620 kJ/mol
Třetí	2747 kJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Krychlová
Mechanické vlastnosti
Hustota	12,41 g/cm3
Skupenství	Pevné
Tvrdost	6,5
Rychlost zvuku	5970 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	117 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	2334 °C (2 607,15 K)
Teplota varu	4150 °C (4 423,15 K)
Skupenské teplo tání	38,59 kJ/mol
Skupenské teplo varu	591,6 kJ/mol
Měrná tepelná kapacita	24,06 Jmol−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost	13,7×106 S/m
Měrný elektrický odpor	71 nΩ·m (pro 0 °C)
Magnetické chování	paramegnetický[pozn. 1]
Bezpečnost
GHS02 [2] Varování[2]
R-věty	R11
S-věty	S16, S22, S24/25
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 96Ru 5,52% je stabilní s 52 neutrony 97Ru umělý 2,9 dní ε 0,215 97Tc γ 0,324 - 98Ru 1,88% je stabilní s 54 neutrony 99Ru 12,7% je stabilní s 55 neutrony 100Ru 12,6 je stabilní s 56 neutrony 101Ru 17,0 je stabilní s 57 neutrony 102Ru 31,6% je stabilní s 58 neutrony 103Ru umělý 39,26 dní β− 0,226 103Rh γ 0,497 - 104Ru 18,7% je stabilní s 59 neutrony
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Fe ⋏ Technecium ≺ Ru ≻ Rhodium ⋎ Os

Chemické vlastnosti a výskyt

Ruthenium bylo objeveno roku 1844 v sibiřské platinové rudě ruským chemikem baltskoněmeckého původu Karlem Ernstem Clausem. Prvek byl pojmenován Clausem na počest jeho vlasti – Ruska a samotný název vychází z tehdejšího latinského názvu Ruska.^[3] Je to ušlechtilý, poměrně tvrdý, i když křehký, kov, elektricky i tepelně středně dobře vodivý. Společně s rhodiem a palladiem patří do triády lehkých platinových kovů. V přírodě doprovází ostatní platinové kovy, hlavní naleziště jsou na Urale a v Americe.

Ruthenium je jedním ze tří prvků, které mohou (za běžných podmínek) vytvořit oxid s prvkem v nejvyšším oxidačním čísle (patří k nim ještě osmium a xenon).

Využití

Menší množství ruthenia bývá někdy legováno do slitin s platinou a palladiem pro zvýšení jejich tvrdosti a mechanické odolnosti. Přídavek malého množství ruthenia do titanových slitin zvyšuje podstatným způsobem jejich odolnost proti korozi. Slitina platiny s přídavkem 5% ruthenia je používána pro výrobu luxusních náramkových hodinek s maximální odolností vůči mechanickému nebo chemickému poškození.

Katalyzátory na bázi oxidu ruthenia se používají při odstraňování sulfanu z ropy a ropných produktů.

Farmaceutickým průmyslem jsou intenzivně zkoumány komplexní sloučeniny ruthenia, které se mohou stát základem účinných cytostatik.^[4]

Roku 2005 dostal Robert Grubbs Nobelovu cenu za chemii za objev nové katalytické reakce založené na rutheniu, která se jmenuje metateze olefinů.^[5]

Rutheniové komplexy jsou absorpcí záření (377 až 430 nm) schopny katalyzovat rozklad vody na směs vodíku a kyslíku (objeveno Davidem G. Whittenem, 1973–1980 profesorem University of North Carolina). Rutheniový komplex je donorem i akceptorem elektronu a v této dvojstrannosti spočívá jeho význam pro rozklad vody světlem.^[6]

Sloučeniny

[Ru(bpy)₃]Cl₂

Ruthenium je za normálních podmínek velice nereaktivní kov. Jelikož se v Beketovově řadě kovů nachází vpravo (je ušlechtilý kov), nereaguje s mnoha kyselinami, jako je kyselina chlorovodíková a podobně. Nereaguje však ani s kyselinami, které reagují i s ušlechtilými kovy, tj.: kyselina sírová či kyselina dusičná. V lučavce královské se nerozpouští ani za tepla. Rovněž tak nereaguje ani se zásaditými látkami, jako je hydroxid sodný nebo amoniak.

Sloučeniny tohoto kovu lze získávat elektrolyticky. Jedna z mála látek, které s kovovým rutheniem reagují, je směs chlornanu sodného a hydroxidu sodného. Probíhá řada autokatalyzovaných (katalyzátorem je samotné ruthenium) reakcí, při níž vzniká oxid rutheničelý a několik dalších látek. Oxid rutheničelý se následně využívá na výrobu chloridu ruthenitého, a ten se používá na organokovové syntézy.
Někdy je používána dražší metoda, reakce s hydroxidem a peroxidem sodným.

Za zvýšené teploty se však ruthenium stává reaktivní, reaguje s kyslíkem, fluorem, chlórem, a dalšími.

Sloučeniny ruthenia

• Chlorid ruthenitý – RuCl₃ – hnědočerná, krystalická látka, rozpustná ve vodě. Používá se na výrobu organoruthenitých sloučenin.
• Oxid rutheničitý – RuO₂ – tmavě modrá, krystalická látka, nerozpustná ve vodě. Používá se jako katalyzátor a vrstvičkou oxidu rutheničitého se potahují elektrody.
• Oxid rutheničelý – RuO₄ – bezbarvá, jedovatá látka, která velice snadno taje (t_t=25,6 °C). Používá se jako katalyzátor.
• Fluorid rutheniový – RuF₆ – tmavě hnědá, krystalická látka, rozpustná ve vodě. Používá se na výrobu organorutheniových sloučenin.
• Kyselina rutheniová – H₂RuO₄ – látka bez praktického využití. Vytváří však soli – ruthenany.
• Kyselina ruthenistá – HRuO₄ – látka bez praktického využití. Vytváří však soli – ruthenistany.