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Ruthenium
Ru 44

Ruthenium Ruthenium

Ruthenium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ru und der Ordnungszahl 44. Es ist ein silbergraues, hartes aber sprödes Übergangsmetall. Die wichtigste industrielle Anwendung von Ruthenium liegt in der Elektronik – als Sperrschichtmaterial für Kupfer-Interconnects in integrierten Schaltungen und als Elektrode in dynamischem Speicher (DRAM). Darüber hinaus dient Ruthenium als Katalysator für Olefinmetathese-Reaktionen (Nobelpreis Chemie 2005).

Übergangsmetall USGS 2025 silbrig weiß metallisch
Ordnungszahl 44Z
Atommasse 101.072u
Valenzelektronen 1
Elektronenkonfiguration 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d7
Dichte
12.45g/cm³
Schmelzpunkt
2334°C
Häufigkeit in der Erdkruste
0.001ppm
Jahresproduktion
30tonnes Ru
Recyclingrate
50%(Sehr niedrige Recyclingrate; PGM werden aus verbrauchten Katalysatoren und Elektronik zurückgewonnen)

Warum es verwendet wird

Ruthenium ist das härteste und sprödeste der Platingruppenmetalle. Sein primärer industrieller Wert ergibt sich aus drei Eigenschaften: ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit für elektrische Kontaktlegierungen, überlegene chemische Stabilität für Anoden in der Chlorproduktion und neuartige Anwendungen in der elektronischen Packaging und Katalyse.

Anwendungen

Hard drivesCatalystsAlloysSolar cells

Anwendungen im DetailVerwendung des Elements und seiner Verbindungen

Hauptverwendungen des Elements

Ruthenium ist das seltenste und vergleichsweise günstigste der Platingruppenmetalle. Obwohl es nur in geringen Tonnagen verwendet wird, ist es in mehreren Nischen unersetzlich: Datenspeicherung, Feinchemie und Speziallegierungen. Sein größter industrieller Einsatz liegt in Festplattenlaufwerken: Seit der mechanischen Festplatten-Ära dient Ruthenium als Zwischenlegierungs- und Keimschicht im magnetischen Speichermedium und hilft, dass Kobalt-Chrom-Magnetkörner gleichmäßiger ausgerichtet bleiben und feinkörniger bleiben, wodurch sich die flächige Speicherdichte pro Platter vervielfacht. Auch die Speicherung in heutigen Rechenzentren ist darauf angewiesen. In der Chemie ist Ruthenium die aktive Komponente einer Reihe von Hochleistungskatalysatoren, die sowohl in der geträgerten katalytischen Hydrierung und selektiven Oxidation als auch in neueren Energierichtungen wie der Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung und wasserstoffentwickelnden Elektroden für Brennstoffzellen eingesetzt werden. In Legierungen wird Ruthenium häufig als Härtungsmittel zu Platin- und Palladiumlegierungen hinzugefügt, um Zündkerzenelektroden, elektrische Kontakte, Platin-Ruthenium-Thermoelemente und Buchsen zum Glasfaserziehen herzustellen – wegen seines hohen Schmelzpunkts, seiner Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen Hochtemperaturkorrosion. In den erneuerbaren Energien waren auf Ruthenium basierende farbstoffsensibilisierte Solarzellen einst ein Forschungsschwerpunkt und hielten lange Zeit führende photoelektrische Umwandlungswirkungsgrade unter den Farbstoffzellen. Ruthenium wird zudem in verschleißfesten elektrischen Kontakten, Widerstandsschichten und Sperrschichten für die mikroelektronische Gehäuseabdichtung verwendet.

Wichtige Verbindungen und ihre Verwendung

Rutheniumdioxid (RuO2) ist ein leitfähiges Metalloxid, tiefblau bis schwarz im Aussehen, und ein Schlüsselwerkstoff für Dickschicht-Chipwiderstände, Chipwiderstände und auf Ruthenium basierende Dünnschicht-Widerstandspasten. Es dient zudem als aktive Komponente von Titan-Anoden (dimensionell stabilen Anoden), die in der Chlor-Alkali-Industrie und in Galvanikanoden eingesetzt werden. Rutheniumtrichlorid (RuCl3), das üblicherweise sowohl als Trihydrat als auch in wasserfreier Form erhältlich ist, ist das Einstiegsausgangsmaterial zur Herstellung fast aller Rutheniumkatalysatoren und -komplexe; auf Aktivkohle oder Aluminiumoxid geträgert wird es zu einem weit verbreiteten selektiven Hydrierkatalysator und wird zudem in der Ruthenium-Galvanik und in Elektrodenbeschichtungen verwendet. Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)-dichlorid (der Ru(bpy)3-Komplex) ist ein klassischer lumineszenter Metallkomplex, der unter sichtbarem Licht in leuchtendem Orangerot fluoresziert. Es wird in der Chemilumineszenzanalyse, Photosensibilisierung, farbstoffsensibilisierten Solarzellen und der photokatalytischen Wasserspaltung weit verwendet und ist ein gängiges Modellcompound im elektrochemischen Unterricht.

Elementgeschichte

Entdeckt 1844 von Klaus. Kommt natürlich nur gebunden vor, hauptsächlich in Platin-Erzen.

Verwandte Elemente

Sc · Scandium Ti · Titan (Element) V · Vanadium Cr · Chrom Mn · Mangan Fe · Eisen Co · Cobalt Ni · Nickel

Häufige FragenLong-Tail-Fragen · datenbasiert

Wie hoch ist der Schmelzpunkt von Ruthenium?
2334 °C
Wie hoch ist der Siedepunkt von Ruthenium?
4150 °C
Wie hoch ist die Dichte von Ruthenium?
12.45 g/cm³
Welche Ordnungszahl und Kategorie hat Ruthenium?
44 · Übergangsmetall
Aus welchem Mineral wird Ruthenium hauptsächlich gewonnen?
Platingruppen-Minerale
Wie hoch sind die Weltreserven von Ruthenium?
5000 tonnes
Wie hoch ist die Jahresproduktion von Ruthenium?
30 tonnes Ru
Wofür wird Ruthenium hauptsächlich verwendet?
Ruthenium ist das härteste und sprödeste der Platingruppenmetalle. Sein primärer industrieller Wert ergibt sich aus drei Eigenschaften: ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit für elektrische Kontaktlegierungen, überleg
Wer hat Ruthenium wann entdeckt?
Karl Ernst Claus · 1844