44 Ru 101.07

Рутений

Переходный металл Ruthenium твёрдое

[Kr] 4d⁷ 5s¹ · 2 · 8 · 18 · 15 · 1

← Tc Технеций Rh Родий →

Самый редкий и самый дешёвый из платиновых металлов, названный в честь России. Рутений — превосходный катализатор и добавка, которая делает платину и палладий заметно твёрже.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 44
Атомная масса: 101.07 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Kr] 4d⁷ 5s¹
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 18 · 15 · 1
Блок: d-блок
Группа: Подгруппа железа
Период: 5
Электроотрицательность (Полинг): 2.2
Электроотрицательность (Аллен): 1.54
Атомный радиус: 178 pm
Ковалентный радиус: 146 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 207 pm
1-я энергия ионизации: 710.2 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 620 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 2 747 kJ/mol
Сродство к электрону: 101.3 kJ/mol
Характерные степени окисления: +3, +4
Степени окисления: -4, -2, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 12.45 g/cm³
Температура плавления: 2 607 K · 2 333.9 °C
Температура кипения: 4 423 K · 4 149.9 °C
Скорость звука: 5 970 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 38.59 kJ/mol
Теплота испарения: 619 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.238 J/(g·K)
Теплопроводность: 117 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 447 GPa
Модуль сдвига: 173 GPa
Модуль объёмного сжатия: 220 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.3
Твёрдость по Моосу: 6.5
Твёрдость по Бринеллю: 2 160 MPa

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 71 nΩ·m
Магнитный тип: парамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: 0.49 K

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
Параметры решётки: a = 270.59 pm · c = 428.15 pm

Распространённость

В земной коре: 0.001 mg/kg
В океане: 7·10⁻⁷ mg/L
Во Вселенной: 0.4 mg/kg
В теле человека: 0 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
⁹⁶Ru	5.54 %	стабилен	—
⁹⁸Ru	1.87 %	стабилен	—
⁹⁹Ru	12.76 %	стабилен	—
¹⁰⁰Ru	12.6 %	стабилен	—
¹⁰¹Ru	17.06 %	стабилен	—
¹⁰²Ru	31.55 %	стабилен	—
¹⁰⁴Ru	18.62 %	стабилен	—

Рутений-106 с периодом года — продукт деления; его выброс в атмосферу в 2017 году был зафиксирован по всей Европе и вызвал международное расследование.

Открытие

Год открытия: 1844
Кто открыл: Карл Клаус
Где: Россия, Казань
Происхождение названия: от Ruthenia — латинского названия Руси

История

Карл Клаус выделил рутений в Казанском университете в 1844 году из остатков уральской платины и назвал его в честь Ruthenia — латинского имени Руси. Это последний из шести платиновых металлов и единственный элемент, открытый в России.

Где встречается

0,001 мг/кг коры. Встречается в платиновых россыпях и в сульфидных медно-никелевых рудах Норильска и Бушвельда.

Как получают

Из анодных шламов и платиновых концентратов сложной цепочкой разделения. Мировое производство — около 30 тонн в год.

Роль в живой природе

Биологической роли нет. Комплексы рутения изучаются как противоопухолевые препараты — потенциально менее токсичная альтернатива платиновым.

Безопасность

Металл инертен и безвреден. Тетраоксид рутения RuO₄ летуч, крайне токсичен и взрывоопасен.

Применение

Резисторы и контакты в электронике: оксид рутения — основа толстоплёночных резисторов
Катализаторы синтеза аммиака и метатезиса олефинов
Упрочняющая добавка к платине и палладию в ювелирных сплавах и электрических контактах
Слои жёстких дисков и перьевые наконечники дорогих ручек

Любопытные факты

Рутений — единственный элемент, открытый в России и названный в её честь.
Нобелевскую премию по химии 2005 года дали за метатезис олефинов на рутениевых катализаторах.
Один атомный процент рутения повышает коррозионную стойкость титана на порядок.
Рутений — самый доступный из платиновых металлов, обычно в разы дешевле платины.