金属钌

CAS号:
英文名:Ruthenium metal
中文名:金属钌
CBNumber:CB13024167
分子式:
分子量:0
MOL File:Mol file

理化性质金属钌，原子直径0.268nm，密度12.45g/cm3，熔点2427℃,沸点4119℃。铸态硬度HV1700～4500MPa。电子构型[Kr]4d75s1，电负性2.0。钌和锇一样是具有最多价态的元素之一，可形成多种钌化合物。致密状钌的耐蚀性仅次于铱，不溶于单一酸、碱及王水。细粉或海绵状时易溶于次氯酸盐的碱性溶液。其+8价氧化物RuO4熔点25.4℃，沸点40℃，对眼结膜和上呼吸道有剧烈的刺激作用。
发现过程钌是铂系元素中在地壳中含量最少的一个，也是铂系元素中最后被发现的一个。它在铂被发现100多年后，比其余铂系元素晚40年才被发现。不过，它的名字早在1828年就被提出来了。当时俄国人在乌拉尔发现了铂的矿藏，塔尔图大学化学教授奥桑首先研究了它，认为其中除了铂外，还有三个新元素。奥桑把他分离出的新元素样品寄给了贝齐里乌斯，贝齐里乌斯认为其中只有pluranium一个是新金属元素，其余的分别是硅石和钛、锆以及铱的氧化物的混合物。
1844年，喀山大学化学教授克劳斯重新研究了奥桑的分析工作，肯定了铂矿在残渣中确实有一种新金属存在，就用奥桑为纪念他的祖国俄罗斯而命名的ruthenium命名它，元素符号定为Ru，我们译成钌。
资源钌的地壳丰度为1×10-7%。钌有质量数为96、98、99、100、101、102、104七个稳定同位素,其相应丰度分别为5.6%、1.9%、12.7%、12.6%、17. 1%、31.5%、18.5%。钌多富集在从基性到超基性的铜镍矿床和铬铁矿床中,少量存于锇铱矿中,大多以硫化物和硫砷化物形态存在。钌主要产自前苏联、南非和加拿大。主要矿物有硫钌矿(RuS2),含Ru 61%～67%、S 31%～38%、Os 0%～3%、Ir 0%～1%; 硫铱锇钌矿[(Ru、Os、Ir) S2],含Ru 19%～38%、Os18%～43%、Ir 5%～20%、S 24%～37%。
应用领域由于金属钌脆而易氧化，较少单独使用,主要用作合金的硬化剂。钌合金具有很高的耐腐蚀能力,用作生产电气设备、触点、导线、防锈涂层材料。含钌2%～10%的Os-Ir、Pt-Ru合金具有高的硬度,用作笔尖、唱针、工具及零件。Ru-Pd-Rh合金用作首饰。涂RuO2阳极可用于氯碱及氯酸盐的电解生产。RuO2和钌酸盐用作微电子厚膜电阻浆料,Pt-Ru合金用作电接点和高负荷接点镀层材料。钌是极好的催化剂，通常用在有机合成的氢化反应中,如甲烷、石蜡的合成,乙烯的聚合,甘油、黎山醇和多元醇的转化；乙二醇酸、乙炔及其衍生物、氧茂肤南化合物、吡啶、苯胺衍生物的氢化过程等。钌用于生物细胞学和解剖学中的细胞选择染色。钌化物在照相业中用作乳胶液的阻化剂和敏化剂。钌红及其配合物在分析上作指示剂。
化学性质钌（Ruthenium）是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属，元素符号Ru。原子量101.07(2)。原子序数44。银白色硬脆六方晶系金属。熔点2310℃，沸点 3900℃，相对密度12.30。不溶于水、王水、酸和乙醇，溶于熔融的碱或酸与氯化钾的混合物中。在空气中受热时，其表面因氧化而变黑。在氧气中加热生成蓝黑色的二氧化钌和四氧化钌。可与卤素直接作用。以二氧化钌的形式存在于天然矿物中，常与铂共生。金属钌是铂族金属中的一员。在地壳中含量仅为十亿分之一，是最稀有的金属之一。钌金属性质很稳定，耐腐蚀性很强，常温即能耐盐酸、硫酸、硝酸以及王水的腐蚀。钌被广泛应用于电子信息、医药、电化学等领域，同时，钌及其配合物具有良好的催化活性，可以在多类化学反应中作催化剂。
化学反应钌金属是一个高选择性的氢化反应催化剂，能够高区域选择性和高立体选择性地实现烯烃、羰基化合物、芳香碳环和芳香杂环化合物的加氢还原反应，对诱导发生烯烃异构化或氢解反应的活性则较低。同时，在氧气O2 的支持下，钌金属催化剂还能实现底物的氧化官能团转换反应。
与其它金属催化剂一样，钌金属的催化活性很大程度上取决于负载体的种类，氧化铝、活性炭都是很好的负载体，能赋予钌金属更高的反应活性。在钌金属参与的氢化反应中，通常采用水、水-乙酸、醇和1,4-二氧六环作溶剂。其中，水在活化钌金属催化剂方面具有非常高的活性，因此作为溶剂使用得最为频繁。
钌金属相比铑金属具有更低诱导烯烃异构化活性，因此能更为高产率地实现烯烃或炔烃的还原氢化反应 (式1)。

钌金属也能在温和条件下实现羰基化合物的还原氢化反应，将醛或酮转变为相应的醇类化合物 (式2)。这一反应在工业上也有非常成功的应用，如将葡萄糖转变为山梨醇的反应。

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