钌炭

钌是化学元素，符号为Ru，原子序数为44。它与铂结合在一起，并用作催化剂和某些铂合金。化学上，它溶解在熔融的碱中，但不受酸的侵蚀。在高温下与氧气和卤素反应。它还形成具有多种氧化态的复合物。 钌也属于铂族，包括六个具有相似化学特性的元素。 它们位于第二和第三系列过渡元素的中间。 铂族由钌，铑，钯，锇，铱和铂组成。 钌是一种坚硬的脆性金属，BP值为4150°C，可以抵抗所有酸的腐蚀，但容易受到强碱（碱）的腐蚀。 当少量与其他金属合金化时，将防止该金属腐蚀。

G.W.奥桑（Osann），1828年发现了新元素钌。他在俄罗斯乌拉尔山脉的冲积层中的天然铂王水提取物中发现了不溶性残留物。他以俄文拉丁语Ruthenia的名字命名为Ruthen。然而，这一元素的发现归功于克劳斯（Klaus），他在1844年发现奥桑的氧化钌非常不纯，并从不溶于王水的粗铂残留物中分离出纯钌金属。

钌是过渡元素，属于周期性分类的VIII（铁）族，属于轻铂金属三合会。它是一种硬而脆的金属，类似于铂。它以六边形形式结晶并以七个稳定同位素的形式出现：96（5.46％），98（1.87％），99（12.63％），100（12.53％），101（17.02％），102（31.6％）和104（18.87％）。还有几种放射性同位素，分别为93、94、95、97、103、105、106、107和108，其中106种同位素的特征在于强的β辐射，半衰期为368天。由于它是在核反应堆中大量生产的，因此值得特别注意。钌是铂族元素中最稀有的（地壳中的丰度约为0.0004 ppm）。钌是铂族的成员，与乌拉尔山脉以及北美洲和南美洲的矿石族的其他成员一起原生。在安大略省萨德伯里的镍铁矿，镍矿区以及南非的辉绿岩矿床中，也发现了少量铂金和其他铂金，但数量不多。该金属是通过复杂的化学方法从商业上分离的，其最后阶段是氯化钌铵的氢气还原，生成粉末。通过粉末冶金技术或氩弧焊将粉末固结。

由于钌是稀有的，很难以纯净形式分离，因此几乎没有用途。它的主要用途是作为生产非腐蚀性钢的合金，以及作为珠宝金属（如铂，钯和金）的添加剂，使其更加耐用。 它也被用作合金，用于使医疗器械的电触点更硬，磨损更长，最近还用作将太阳能电池材料直接转化为电能的实验金属。 钌用作影响化学反应速度的催化剂，但不会被化学过程改变。它也被用作治疗眼疾的药物。 用作珠宝中铂的替代品；用于笔尖;作为电接触合金，电丝中的硬化剂；陶瓷色长链烃合成中的催化剂。

钌衍生自铂金属矿石。生产方法取决于矿石类型。但是，萃取过程与其他贵金属（参见铂，铑和铱）相似。像铑一样，钌可以从某些类型的矿石电解精炼镍或铜时，从累积的阳极污泥中获得。钌元素存在于铱和的天然合金（铱，亚硫酸盐）中，硫化物和其他矿石（戊铁矿，月桂石等）中也有少量商业上可回收的。
通过与王水处理（分离不溶的,、铑，钌和铱），与硫酸氢钠（与铑起反应）融合以及与过氧化钠融合（与硅酸钠溶解）的顺序将元素与其他铂金属分离。和钌）。用乙醇处理所得的钌酸和渗透酸溶液，以沉淀出二氧化钌。通过用盐酸和氯处理纯化二氧化钌，并用氢气将其还原成纯金属。
从耗尽的催化转化器或以类似的方式从铂和镍矿石加工过程中产生的废物中回收钌。

主要危险是钌细粉或粉尘的爆炸性。当金属在室温下暴露于氧化剂类型的化学物质（如氯化钾）时，金属会迅速氧化（爆炸）。它的少数几种化合物中大多数都具有毒性，应避免烟雾。

钌是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属元素，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，可是钌确实是铂族金属中最便宜的一种金属，尽管铂、钯等其他金属都比钌丰富一些。钌的性质很稳定，耐腐蚀性很强，常温即能耐盐酸、硫酸、硝酸以及王水的腐蚀。

中文名：钌                   外文名：Ruthenium
元素符号：Ru                 原子量：101.07
元素类型：金属元素            原子序数：44
密度：12.2 g/cm^3             原子体积(立方厘米/摩尔) ：8.3
熔点： 2523K    沸点： 4423K
发现年代：1844年        发现人：克劳斯
所属周期：5                   所属族数：VIIIB
电子层排布： 2-8-18-15-1       核电荷数：44
电子层：K-L-M-N-O             外围电子层排布：4d7 5s1
声音在其中的传播速率（m/S）：5970   晶体结构：晶胞为六方晶胞。
常见化合价：+2,+3,+4,+8           地壳中含量（ppm）：0.001
元素在太阳中的含量:(ppm)：0.005
氧化态：主：Ru+3
次：Ru-2, Ru0, Ru+1, Ru+2, Ru+4, Ru+5, Ru+6, Ru+7, Ru+8

铑钌合金：以铑为基含钌的二元合金。钌在铑中的最大溶解度>20%，RhRu10合金的铸态维氏硬度为1344。铑钌合金用高频感应加热炉氩气保护熔炼，铸锭经热轧和少量的冷加工成材，常用做催化剂。
钌系电阻浆料：电导电材料（二氧化钌、钌酸铋、钌酸铅等）玻璃粘结剂、有机载体等组成的使用最广泛的一种电阻浆料，具有阻值范围宽、电阻温度系数低、阻值重现性好、环境稳定的性好等优点，用于制作高性能电阻和高可靠精密电阻网络。
超细水合二氧化钌粉：有于生产厚膜电阻浆料或催化剂用的黑色或蓝黑色超细粉未，其中钌的质量分数为60%～71%。粉未的平均粒度<1.0um，松装密度为0.5～0.9g/cm，振实密度为1.0～1.4g/cm-3。
钌基厚膜电阻浆料：由二氧化钌粉、钌酸盐、无机添加物和有机载体组成的一种满足于印制或涂敷的膏状物，用于厚膜混合集成电路、电阻网络。钌电阻浆料的烧成条件为烧成峰值温度840～860℃，峰值温度保温时间8～10min，烧结周期30～60min。

图：镀钌扣针皮带

钌是极好的催化剂，用于氢化、异构化、氧化和重整反应中。 由于钌的4d75s1 电子结构, 在周期表中的所有元素中具有最多的氧化状态, 每一种电子结构又具有多种几何结构, 这就为合成多样的钌配合物提供良好的基础。钌配合物所用配体十分丰富, 大致可以分成五类:含氧类、羰基类、叔膦类、环戊二烯基类、芳香烃和二烯类。多样的配体与具有多种氧化状态的钌形成丰富的钌配合物, 它们有许多优异的特点:高电子转移能力, 高路易斯酸性, 低的氧化还原电势。另外，钌催化剂不仅催化性能优异, 而且相对于其他贵金属价格便宜。钌催化剂在氢化反应、氧化反应、异构化反应和烯烃复分解反应中有重要应用。
钌催化剂已经广泛应用在有机合成的各种反应当中, 不仅限于一般的加氢、氧化反应, 在特定的不对称加氢、选择加氢、环氧化、异构化、烯烃复分解反应中都发挥着重要的作用。在合成反应当中,体现了其化学选择性、对映体选择性、高活性、高转化率、反应条件温和的特点。实验室的成果也逐渐转移到工业当中, 在精细化工, 医药产业已经有了许多成功的范例。在一些药物中间体、天然产物、
旋光性物质的合成中起着不可替代的作用。
钌催化剂在如下几个方面将具有较大的发展潜力:(1)配体对催化剂的性能起着关键的作用,一方面通过对已有的配体进行修饰, 改善催化性能, 扩大适用范围;另一方面继续探索新型配体的设计和合成, 从根本上解决现有配体的不足。(2)均相催化剂的缺点是回收困难, 通过开发水溶性配体, 采用高分子负载多相化都是很好的解决办法。(3)随着钌烯烃复分解催化剂研究的深入, 应用范围逐渐扩大, 在复杂的药物大分子、天然产物、高分子材料合成方面大有前景。(4)由于钌催化剂价格便宜, 工业应用方面很有前途。不对称氢化已经得到工业化应用, 烯烃复分解反应还体现了环保节能的理念, 这也将促进它的工业应用。 钌有形成配位化合物的强烈倾向, 还有良好的催化性能。钌是铂和钯的有效硬化剂；金属钛中加入0.1%的钌就可大大提高耐腐蚀性；钌钼合金是一种超导体；含钌的催化剂多用于石油化工。 1.由锇铱矿等冶炼中分出四氧化钌或二氯氧化钌,再以氢还原可得粉状钌。2.由王水处理后的铂矿残渣,经熔炼、收集并转化成氧氯化物,在氢气氛中灼烧得海绵钌。