Ruthenium

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 (může se lišit dle izotopů!)
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

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

Chemické vlastnosti a výskyt

Ruthenium bylo objeveno roku 1844 v sibiřské platinové rudě ruským chemikem s německými předky 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 jsou úspěšné v odstraňování sulfanu z ropy a ropných produktů.

V poslední době jsou farmaceutickým průmyslem intenzivně zkoumány komplexní sloučeniny ruthenia, které se mohou stát základem účinných cytostatik.

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

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.^[4]

Sloučeniny

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.

Odkazy

Poznámky

Reference

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J. Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z. Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu ruthenium na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo ruthenium ve Wikislovníku