Rutenij

Ruténij je kemični element, ki ima v periodnem sistemu simbol Ru in atomsko število 44. To redko prehodno kovino iz skupine platine najdemo v rudah platine in jo uporabljamo kot katalizator v nekaterih zlitinah platine.

Rutenij, ₄₄Ru

Rutenij
Izgovarjava	IPA: [ruténij]
Videz	srebrnkasto bel kovinski
Standardna atomska teža Ar, std(Ru)	101,07(2)
Rutenij v periodnem sistemu
Vodik Helij Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson Fei ↑ Ru ↓ Os tehnecij ← rutenij → rodij
Vrstno število (Z)	44
Skupina	skupina 8
Perioda	perioda 5
Blok	blok d
Razporeditev elektronov	[Kr] 4d7 5s1
Razporeditev elektronov po lupini	2, 8, 18, 15, 1
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STP	trdnina
Tališče	2334 °C
Vrelišče	4150 °C
Gostota (blizu s.t.)	12,45 g/cm3
v tekočem stanju (pri TT)	10,65 g/cm3
Talilna toplota	38,59 kJ/mol
Izparilna toplota	619 kJ/mol
Toplotna kapaciteta	24,06 J/(mol·K)
Parni tlak P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pri T (°C) 2.315 2.538 2.814 3.151 3.572 4.115
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja	−4, −2, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8 (rahlo kisel oksid)
Elektronegativnost	Paulingova lestvica: 2,2
Ionizacijske energije	1.: 710,2 kJ/mol 2.: 1620 kJ/mol 3.: 2747 kJ/mol
Atomski polmer	empirično: 134 pm
Kovalentni polmer	146±7 pm
Spektralne črte rutenija
Druge lastnosti
Pojavljanje v naravi	prvobitno
Kristalna struktura	​heksagonalna gosto zložena (hgz)
Hitrost zvoka tanka palica	5970 m/s (pri 20 °C)
Temperaturni raztezek	6,4 µm/(m⋅K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost	117 W/(m⋅K)
Električna upornost	71 nΩ⋅m (pri 0 °C)
Magnetna ureditev	paramagnetik
Youngov modul	447 GPa
Strižni modul	173 GPa
Stisljivostni modul	220 GPa
Poissonovo razmerje	0,30
Mohsova trdota	6,5
Trdota po Brinellu	2160 MPa
Številka CAS	7440-18-8
Zgodovina
Poimenovanje	po Ruthenia (lat.: srednjeveško ozemlje Kijevske Rusije)
Odkritje in prva izolacija	Karl Ernst Claus (1844)
Najpomembnejši izotopi rutenija
Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt 96Ru 5,54% stabilen 97Ru sint. 2,9 d ε 97Tc γ – 98Ru 1,87% stabilen 99Ru 12,76% stabilen 100Ru 12,60% stabilen 101Ru 17,06% stabilen 102Ru 31,55% stabilen 103Ru sint. 39,26 d β− 103Rh γ – 104Ru 18,62% stabilen 106Ru sint. 373,59 d β− 106Rh

Pomembne lastnosti

Rutenij, polivalentna trdna bela kovina iz skupine platine, ima štiri kristalne oblike in na normalnih temperaturah ne potemni, vendar eksplozivno oksidira. Rutenij se raztaplja v zlitinah alkalij, kisline se ga ne lotevajo, vendar ga napadajo halogeni pri visokih temperaturah. Majhne količine rutenija lahko povečajo trdnost platine in paladija. Odpornost titana na korozijo lahko izrazito povečamo z malim dodatkom rutenija.

Kovino lahko galvaniziramo bodisi z elektro depozicijo ali s postopki toplotne dekompozicije. Za eno od zlitin rutenij-molibden je bilo ugotovljeno, da je superprevodna pri 10,6 K. Oksidacijska stanja rutenija so med +1 do +8, znano je tudi -2, čeprav so najpogostejša +2, +3 in +4.

Rutenijeve koordinacijske spojine in njihova uporaba

Kataliza

Rutenijeve koordinacijske spojine se široko uporabljajo kot katalizatorji v sintezni organski kemiji in sicer na področju asimetrične hidrogenacije (kompleksi s kiralnimi difosfini) in olefinske metateze (Grubbsovi katalizatorji; kompleksi s stabilnimi karbeni in sterično zahtevnimi fosfini). Leta 2005 so R. H. Grubbs, R. R. Schrock in Y. Chauvin za delo na področju olefinske metateze z uporabo rutenijevih katalizatorjev prejeli Nobelovo nagrado za kemijo.

• 
  Grubbsov katalizator prve generacije
• 
  Grubbsov katalizator druge generacije

Barvila v sončnih celicah

Rutenijevi polipiridilni kompleksi se uporabljajo v t. i. Graetzlovih celicah (ang. dye-sensitized solar cells) kot barvila za absorpcijo sončne svetlobe, saj so spojine intenzivno obarvane in absorbirajo svetlobo večjega dela vidnega in ultravijoličnega spektra.

• 
  Rutenijev kompleks s trikarboksiterpiridinom in tiocianatom, ki se uporablja v Graetzlovih sončnih celicah (t. i. "ruthenium black-dye")
• 
  Rutenijev amfifilni polipiridinski kompleks, ki sodi v novejšo generacijo rutenijevih barvil za sončne celice

Zdravila proti raku

Eno najbolj uporabljanih in učinkovitih zdravil proti raku je cisplatin. Zadnjih deset let so se raziskave novih učinkovin razširile še na spojine drugih kovin, kot so železo, baker, titan, galij, zlato, iridij, osmij in rutenij. Izmed vseh neplatinskih zdravil sta samo dve rutenijevi spojini do sedaj uspešno prestali drugo fazo kliničnih testiranj. Prva spojina, NAMI-A, je bila pripravljena v laboratoriju prof. E. Alessia v Trstu in je učinkovita proti metastazam trdnih tumorjev. Druga, KP1019, je bila sintetizirana v laboratorijih prof. B. K. Kepplerja na Dunaju in je kot del kombinacije kemoterapavtikov učinkovita proti raku debelega črevesa.

• 
  NAMI-A
• 
  KP1019