钌（Ruthenium）是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属，元素符号为Ru，原子序数为44，位于第五周期的VIII族，属于d区金属。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。钌金属晶体构型为六方晶系，熔点为2334 ℃，沸点为4150 ℃，常温下密度为12.45 g/cm³，原子半径为133 pm，第一电离能为710.2 kJ·mol⁻¹ [6]。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。
钌属于贵金属，和其他贵金属具有相似的物理化学性质，是重要的地球化学和环境化学元素。 [16]
- 中文名
- 钌
- 外文名
- Ruthenium
- 化学式
- Ru
- 分子量
- 101.07
- 熔 点
- 2334 ℃
- 沸 点
- 4150 ℃ [7]
- 水溶性
- 不溶于水
- 密 度
- 12.45 g/cm³
- 外 观
- 银白色金属
- 应 用
- 催化剂
- 原子序数
- 44
- 摩尔质量
- 101
- 所属周期
- 5
- 所属族数
- VIII
企洪耻钌的发现过程 [1]：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笑腿，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驼淋微舟俄罗斯而命名的ruthenium命名它，元素符号定为Ru。我们译成钌 [2]艰纹。
克劳斯取得新金属钌后，也将样品寄给贝齐里乌斯，请求指教。贝齐里乌斯认为它是不纯的铱。可是克劳斯和奥桑不同，没有理睬贝齐里乌斯的意见，敢于向权威挑战，继续进行自己的研究，并且将每次制得的样品连同详细的说明逐一寄给贝齐里乌斯。最后事实迫使贝齐里乌斯在1845年发表文章，承认钌是一个新元素。在俄罗斯，由科学院的几位院士们组成一个专门委员会，审查克劳斯得到的结果，确认了他的发现。
1968年，日本科学家Ryoji Noyori发现手性钌催化剂可以立体选择性地催化氢化一类不饱和羧酸，并因此获得2晚匙脚001年诺贝尔化学奖 [8]。1992年，美国科学家Robert H. Grubbs发现一类钌金属催化剂可以催化烯烃复分解反应，宙讲并因此获得了2005年诺贝尔页糊洒化学奖 [9]蜜少劝。
- 微观性质
所属周期：5
所属族数：VIII
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
原子量：101.07
原子半径（计算值）：130（178）pm
共价半径：126pm
氧化态：
MainRu+3
OtherRu-2, Ru0, Ru+1, Ru+2, Ru+4, Ru+5, Ru+6, Ru+7, Ru+8
晶体结构：六角形
晶胞参数：
a = 270.59 pm
b = 270.59 pm
c = 428.15 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
电离能(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
钌块- 物理特性
颜色和外表：银白色金属
熔点：2607K（2334°C）
沸点：4423K（4150°C）
汽化热：595kJ/mol
熔化热：24kJ/mol
蒸气压：1.4帕（2523K）
比热：238J/(kg*K)
热导率：117W/(m*K)
钌MeV 衰变产物
96Ru 5.52 % 稳定
98Ru 1.88 % 稳定
99Ru 12.7 % 稳定
100Ru 12.6 % 稳定
101Ru 17.0 % 稳定
102Ru 31.6 % 稳定
104Ru 18.7 % 稳定
金属钌化学性质很稳定。在温度达100℃时，对普通的酸包括王水在内均有抗御力，对氢氟酸和磷酸也有抗御力。在室温时，氯水、溴水和醇中的碘能轻微地腐蚀钌。对很多熔融金属包括铅、锂、钾、钠、铜、银和金有抗御力。与熔融的碱性氢氧化物、碳酸盐和氰化物起作用 [12]。
钌金属的抗氧化能力较强，但在高温下仍会被氧化。例如，钌金属在高温下被氧气氧化为二氧化钌 [13]。
钌还可以与多种卤素发生反应，生成相应的卤化物，例如钌与氯化钠（NaCl）混合后，在加热的条件下通入氯气，可获得钌的氯化物 [12]。
钌的主要化合物及其性质如下：
三氯化钌（水合物）
钌分子式：RuCl3·3H2O
分子量：255.60
CAS号：14898-67-0
性状：褐黑色结晶
用途：用作干燥剂、吸附剂、催化剂载体
碘化钌
中文名：碘化钌 [3]
分子式：I3Ru
分子量：481.78
CAS号：13896-65-6
性状：黑色粉末
醋酸钌
中文名：醋酸钌 [3]
分子式：Ru(OAc)3
CAS号：72196-32-8
二茂钌
中文名：二茂钌 [3]
分子式：(C5H5)2Ru
分子量：231.26
CAS号：1287-13-4
性状：浅黄色晶体
氧化钌
中文名：氧化钌
分子式：RuO2.nH2O
分子量：133.07
CAS号：32740-79-7
性状：蓝黑色晶体、密度g/cm3（25℃）
用途：化工催化剂，是制作电阻和电容器的重要原料,也是制备RuO4的原料。
氯钌酸钾
中文名：氯钌酸钾 [3]
分子式：K2RuCl5·nH2O
分子量：356.53
CAS号：14404-33-02
性状：棕色结晶粉末
羰基氯化钌
分子式：C6Cl4O6Ru2
分子量：512.01
CAS号：22941-53-3
性状：浅黄色结晶
三氯化钌
中文名：三氯化钌 [3]
分子式：Cl3Ru
分子量：207.43
CAS号：10049-08-8
性状：α型：黑色固体，不溶于水和乙醇。β型：棕色固体，相对密度3.11，高于500℃分解
用途：能与许多试剂反应生成多种络合物，是制备许多钌络合物的起始物，还是许多有机物的聚合、异构化、加氢等反应的催化剂
四羰基二氯化二钌
中文名：四羰基二氯化二钌 [3]
分子式：CH2Cl3ORu
分子量：239.29
CAS号：14523-22-9
性状：橘红色结晶。溶于正己烷、苯。固态在空气中稳定，与水接触分解
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 [14]。
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。用乙醇处理所得的钌酸和渗透酸溶液，以沉淀出二氧化钌 [14]。
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 [14]。
2、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 [1]。
3、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。
4、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。 [4]
5、钌是极好的催化剂：用于氢化、异构化、氧化和重整反应中。纯金属钌用途很少。它是铂和钯的有效硬化剂。用它制造电接触合金，以及硬磨硬质合金等。2016年，诺贝尔化学奖获得者、南加利福尼亚大学化学系教授乔治·欧拉率领团队，首次采用基于金属钌的催化剂，将从空气中捕获的二氧化碳直接转化为甲醇燃料，转化率高达79%。 [5]
6、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 [14]。
由于特殊物理化学性质和相对低廉的价格，关于钌的研究将会非常活跃，应用前景十分光明。全球95%的铂族金属伴生在铜镍硫化矿中，矿藏地和冶炼地集中在南非、俄罗斯、美国和加拿大，根据资料2012年世界铂族金属总储量约为66000t。进行商业采掘的铂族金属矿主要有南非的布什维尔德杂岩中麦伦斯基矿(Merensky Reef)和UG2铬铁矿层、俄罗斯的诺里尔斯克矿(Norilsk)、美国的斯蒂尔沃特矿(Stillwater)、加拿大的萨德伯里矿(Sudbury)和津巴布韦的大岩墙矿(Great Dyke)。主要铂族金属矿中，钌的含量比铂低很多，南非的Platreef矿中，铂:钌为10:1；南非的Merensky Reef矿和UG2铬铁矿中，铂:钌为7:1；美国的Stillwater矿中，铂:钌为4.7:1。南非的布什维尔德杂岩体矿中铂族金属品位为3.1~17.1g/t，俄罗斯的诺里尔斯克矿中铂族金属平均品位为8.91g/t，美国的斯蒂尔沃特杂岩矿体中铂族金属平均品位为25g/t [10]。
- 危害性
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 [14]。
- 安全措施
如果不小心吸入钌金属粉末，请立即将患者转移至新鲜空气处；
若皮肤接触到钌金属，请立即脱去污染的衣着，并用肥皂水和清水彻底清洗，若接触部分仍有不适感，请立即前往医院就医；
若眼睛中不小心进入了钌金属，请立即分开眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗，冲洗结束后立即前往医院就医；
若不小心误食钌金属，请立即漱口并禁止催吐，漱口结束后立即前往医院就医；
当由钌金属引发的火灾时，可以使用水雾、干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火，但避免使用直流水灭火，直流水可能导致可燃性液体的飞溅，使火势扩散 [15]。
