發現過程
钌的發現過程 :钌是鉑系元素中在地殼中含量最少的一個,也是鉑系元素中最後 被發現的一個。它在鉑被發現100多年後,比其餘鉑系元素晚40年才被發現。不過,它的名字早在1828年就被提出來了。當時俄國人在烏拉爾發現了鉑的礦藏,塔爾圖大學化學教授奧桑首先研究了它,認為其中除了鉑外,還有三個新元素。奧桑把他分離出的新元素樣品寄給了貝齊裡烏斯,貝齊裡烏斯認為其中隻有pluranium一個是新金屬元素,其餘的分别是矽石和钛、锆以及銥的氧化物的混合物。
1844年,喀山大學化學教授克勞斯重新研究了奧桑的分析工作,肯定了鉑礦在殘渣中确實有一種新金屬存在,就用奧桑為紀念他的祖國俄羅斯而命名的ruthenium命名它,元素符号定為Ru。我們譯成钌 。
克勞斯取得新金屬钌後,也将樣品寄給貝齊裡烏斯,請求指教。貝齊裡烏斯認為它是不純的銥。可是克勞斯和奧桑不同,沒有理睬貝齊裡烏斯的意見,敢于向權威挑戰,繼續進行自己的研究,并且将每次制得的樣品連同詳細的說明逐一寄給貝齊裡烏斯。最後事實迫使貝齊裡烏斯在1845年發表文章,承認钌是一個新元素。在俄羅斯,由科學院的幾位院士們組成一個專門委員會,審查克勞斯得到的結果,确認了他的發現。
由上可見,钌的用途多種多樣,當然作為稀有金屬之一,它也是工業用必不可少的金屬元素之一,钌是一種硬而脆呈淺灰色的多價稀有金屬元素,是鉑族金屬中的一員。所以钌是工業用的貴重金屬元素,也是不可或缺的金屬元素之一。
分布
由于特殊物理化學性質和相對低廉的價格,關于钌的研究将會非常活躍,應用前景十分光明。全球95%的鉑族金屬伴生在銅鎳硫化礦中,礦藏地和冶煉地集中在南非、俄羅斯
美國和加拿大,根據資料2012 年世界鉑族金屬總儲量約為66000 t。進行商業采掘的鉑族金屬礦主要有南非的布什維爾德雜岩中麥倫斯基礦(Merensky Reef)和UG2 鉻鐵礦層、俄羅斯的諾裡爾斯克礦(Norilsk)、美國的斯蒂爾沃特礦(Stillwater)、加拿大的薩德伯裡礦(Sudbury)和津巴布韋的大岩牆礦(Great Dyke)。主要鉑族金屬礦中,钌的含量
比鉑低很多,南非的Platreef 礦中,鉑:钌為10:1;南非的Merensky Reef 礦和UG2 鉻鐵礦中,鉑:钌為7:1;美國的Stillwater 礦中,鉑:钌為4.7:1。南非的布什維爾德雜岩體礦中鉑族金屬品位為3.1~17.1 g/t,俄羅斯的諾裡爾斯克礦中鉑族金屬平均品位為8.91 g/t,美國的斯蒂爾沃特雜岩礦體中鉑族金屬平均品位為25 g/t。
物理性質
硬質的白色金屬,密度12.30克/厘米3。熔點2310℃,沸點3900℃。化合價2、3、4和8。第一電離能7.37電子伏特。
元素名稱:钌
元素符号:Ru
元素英文名稱:ruthenium
元素類型:金屬元素
原子體積:(立方厘米/摩爾)8.3
元素在太陽中的含量:(ppm)
0.005
地殼中含量:(ppm)
0.001
相對原子質量:101.1
原子序數:44
質子數:44
中子數:
同位素:
摩爾質量:101
原子半徑:
所屬周期:5
所屬族數:VIII
電子層排布: 2-8-18-15-1
核電荷數:44
電子層:K-L-M-N-O
外圍電子層排布:4d7 5s1
氧化态:
MainRu+3
OtherRu-2, Ru0, Ru+1, Ru+2, Ru+4, Ru+5, Ru+6, Ru+7, Ru+8
晶體結構:晶胞為六方晶胞。
晶胞參數:
a = 270.59 pm
b = 270.59 pm
c = 428.15 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°莫氏硬度:6.5
電離能 (kJ /mol)
M - M+ 711
M+ - M2+ 1617
M2+ - M3+ 2747
M3+ - M4+ 4500
M4+ - M5+ 6100
M5+ - M6+ 7800
M6+ - M7+ 9600
M7+ - M8+ 11500
M8+ - M9+ 18700
M9+ - M10+ 20900
聲音在其中的傳播速率:(m/S)
5970
常見化合價:+2,+3,+4,+8
單質:
單質化學符号:Ru
顔色和狀态:
密度:12.2 g/cm^3
熔點: 2523K
沸點: 4423K
發現人:克勞斯 發現年代:1844年
化學特性
名稱,符号, 序号: 钌、Ru、44
系列:過渡金屬
族, 周期, 元素分區 8族, 5, d
密度、硬度 12370 kg/m3、6.5
顔色和外表 銀白色金屬
地殼含量 無數據
原子屬性:
原子量 101.07 原子量單位
原子半徑(計算值) 130(178)pm
共價半徑 126 pm範德華半徑 無數據
價電子排布 [氪]4d75s1
電子在每能級的排布 2,8,18,15,1
氧化價(氧化物) 2,3,4,6,8(弱酸性)
晶體結構 六角形
物理屬性:
物質狀态 固态,磁性
熔點 2607 K(2334 °C)
沸點 4423 K(4150 °C)
摩爾體積 8.17×10-6m3/mol
汽化熱 595 kJ/mol
熔化熱 24 kJ/mol
蒸氣壓 1.4 帕(2523K)
聲速 5970 m/s(293.15K)
其他性質:
電負性 2.2(鮑林标度)
比熱 238 J/(kg?K)
電導率 13.7×106/(米歐姆)
熱導率 117 W/(m?K)
第一電離能 710.2 kJ/mol
第二電離能 1620 kJ/mol
第三電離能 2747 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 豐度半衰期衰變模式 衰變能量
MeV 衰變産物
96Ru 5.52 % 穩定
98Ru 1.88 % 穩定
99Ru 12.7 % 穩定
100Ru 12.6 % 穩定
101Ru 17.0 % 穩定
102Ru 31.6 % 穩定
104Ru 18.7 % 穩定
106Ru 人造 373.59天 β衰變 0.039 106Rh
在沒有特别注明的情況下使用的是,國際标準基準單位單位和标準氣溫和氣壓,钌是一種化學元素,它的化學符号是Ru,它的原子序數是44。它的拼音名稱是俄羅斯的意思。钌是銀白色的過渡金屬。钌可在鉑礦中發現,亦在一些鉑合金中用作催化劑。
硬質的白色金屬,密度12.30克/厘米3。熔點2310℃,沸點3900℃。化合價2、3、4和8。第一電離能7.37電子伏特。化學性質很穩定。在溫度達100℃時,對普通的酸包括王水在内均有抗禦力,對氫氟酸和磷酸也有抗禦力。在室溫時,氯水、溴水和醇中的碘能輕微地腐蝕钌。對很多熔融金屬包括鉛、锂、鉀、鈉、銅、銀和金有抗禦力。與熔融的堿性氫氧化物、碳酸鹽和氰化物起作用。
化合物
钌的主要化合物及其性質如下:
三氯化钌(水合物)
中文名:三氯化钌(水合物)
分子式:RuCl3·3H2O
分子量:255.60
CAS号:14898-67-0
性狀:褐黑色結晶
用途:用作幹燥劑、吸附劑、催化劑載體
碘化钌
中文名:碘化钌
分子式:I3Ru
分子量:481.78
CAS号:13896-65-6
性狀:黑色粉末
醋酸钌
中文名:醋酸钌
分子式:Ru(OAc)3
CAS号:72196-32-8
二茂钌
中文名:二茂钌
分子式:(C5H5)2Ru
分子量:231.26
CAS号:1287-13-4
性狀:淺黃色晶體
氧化钌
中文名:氧化钌
分子式:RuO2.nH2O
分子量:133.07
CAS号:32740-79-7
性狀:藍黑色晶體、密度g/cm3(25℃)
用途:化工催化劑,是制作電阻和電容器的重要原料,也是制備RuO4的原料。
氯钌酸鉀
中文名:氯钌酸鉀
分子式:K2RuCl5·nH2O
分子量:356.53
CAS号:14404-33-02
性狀:棕色結晶粉末
羰基氯化钌
中文名:羰基氯化钌
分子式:C6Cl4O6Ru2
分子量:512.01
CAS号:22941-53-3
性狀:淺黃色結晶
三氯化钌
中文名:三氯化钌
分子式:Cl3Ru
分子量:207.43
CAS号:10049-08-8
性狀:α型:黑色固體,不溶于水和乙醇。β型:棕色固體,相對密度3.11,高于500℃分解
用途:能與許多試劑反應生成多種絡合物,是制備許多钌絡合物的起始物,還是許多有機物的聚合、異構化、加氫等反應的催化劑
四羰基二氯化二钌
中文名:四羰基二氯化二钌
分子式:CH2Cl3ORu
分子量:239.29
CAS号:14523-22-9
性狀:橘紅色結晶。溶于正己烷、苯。固态在空氣中穩定,與水接觸分解
用途:用作十六羰基六铑和乙酰丙酮二羰基铑的原料
應用種類
钌的用途主要由钌的物理化學性質決定,钌是硬質的白色金屬,密度12.30克/厘米3。熔點2310℃,沸點390 0℃。化合價2、3、4和8。第一電離能7.37電子伏特。化學性質很穩定。在溫度達100℃時,對各種酸包括王水在内均有抗禦力,對氫氟酸和磷酸也有抗禦力。 钌在室溫時,氯水、溴水和醇中的碘能輕微地腐蝕钌。對很多熔融金屬包括鉛、锂、鉀、鈉、銅、銀和金有抗禦力。與熔融的堿性氫氧化物、碳酸鹽和氰化物起作用。 钌的元素來源:由鉑金屬的自然合金中提取 。
1、铑钌合金:以铑為基含钌的二元合金。钌在铑中的最大溶解度>20%,RhRu10合金的鑄态維氏硬度為1344。铑钌合金用高頻感應加熱爐氩氣保護熔煉,鑄錠經熱軋和少量的冷加工成材,常用做催化劑。
2、钌系電阻漿料:電導電材料(二氧化钌、钌酸铋、钌酸鉛等)玻璃粘結劑、有機載體等組成的使用最廣泛的一種電阻漿料,具有阻值範圍寬、電阻溫度系數低、阻值重現性好、環境穩定的性好等優點,用于制作高性能電阻和高可靠精密電阻網絡 。
3、超細水合二氧化钌粉:有于生産厚膜電阻漿料或催化劑用的黑色或藍黑色超細粉未,其中钌的質量分數為60%~71%。粉未的平均粒度<1.0um,松裝密度為0.5~0.9g/cm,振實密度為1.0~1.4g/cm-3。
4、钌基厚膜電阻漿料:由二氧化钌粉、钌酸鹽、無機添加物和有機載體組成的一種滿足于印制或塗敷的膏狀物,用于厚膜混合集成電路、電阻網絡。钌電阻漿料的燒成條件為燒成峰值溫度840~860℃,峰值溫度保溫時間8~10min,燒結周期30~60min。
5、钌是極好的催化劑:用于氫化、異構化、氧化和重整反應中。純金屬钌用途很少。它是鉑和钯的有效硬化劑。用它制造電接觸合金,以及硬磨硬質合金等。2016年,諾貝爾化學獎獲得者、南加利福尼亞大學化學系教授喬治·歐拉率領團隊,首次采用基于金屬钌的催化劑,将從空氣中捕獲的二氧化碳直接轉化為甲醇燃料,轉化率高達79%。