钌

**钌 ₄₄Ru**
	鎝 ← 钌 → 銠
外觀
	金屬：銀白色;
概況
名稱·符號·序數	钌（Ruthenium）·Ru·44
元素類別	過渡金屬
族·週期·區	8 ·5·d
標準原子質量	101.07
電子排布	[氪] 4d7 5s1; 2, 8, 18, 15, 1
歷史
發現	Karl Ernst Claus（1844年）
分離	Karl Ernst Claus
物理性質
密度	（接近室温）; 12.45 g·cm−3
熔點時液體密度	10.65 g·cm−3
熔點	2607 K，2334 °C，4233 °F
沸點	4423 K，4150 °C，7502 °F
熔化熱	38.59 kJ·mol−1
汽化熱	591.6 kJ·mol−1
比熱容	24.06 J·mol−1·K−1
原子性質
氧化態	8, 7, 6, 4, 3, 2, 1,, -2; （弱酸性）
電負性	2.3（鲍林标度）
電離能	第一：710.2 kJ·mol−1; 第二：1620 kJ·mol−1; 第三：2747 kJ·mol−1
原子半徑	134 pm
共價半徑	146±7 pm
雜項
晶體結構	六方密排晶格
磁序	順磁性
電阻率	（0 °C）7.1×10-8 Ω·m
熱導率	117 W·m−1·K−1
膨脹係數	（25 °C）6.4 µm·m−1·K−1
聲速（細棒）	（20 °C）5970 m·s−1
楊氏模量	447 GPa
剪切模量	173 GPa
體積模量	220 GPa
泊松比	0.30
莫氏硬度	6.5
布氏硬度	2160 MPa
CAS號	7440-18-8
最穩定同位素

釕（拼音：liǎo，注音：ㄌㄧㄠˇ，粤拼：liu5）是一种化学元素，化學符號為Ru，原子序為44，是在元素週期表中鉑族的稀有過渡金屬。釕與鉑族的其他金屬一樣，對大多數其他化學物質都是惰性的。1844年，俄籍的波羅的海德意志科學家卡爾·恩斯特·克勞斯（英语：Karl Ernst Claus）（Karl Ernst Claus）在喀山國立大學發現了該元素，隨後以鲁塞尼亚（Ruthenia）做為此元素的拉丁名稱，以此纪念这个被发现于俄罗斯的元素。一般而言，釕是在鉑礦石的次要成分中被發現，年產量從2009年的約19噸^[3]上升到2017年的約35.5噸^[4]。生產出的釕大部分用於製造耐磨電接頭和厚膜電阻，其次是用於鉑合金和當成化學反應催化劑，另有一項新用途則是當作極紫外光光罩的覆蓋層。釕通常和其他鉑族金屬同時蘊藏在烏拉爾山脈、北美洲和南美洲的礦石中。加拿大安大略省大薩德伯里的鎳黃鐵礦以及南非輝石岩礦床中，也發現了稀少但有商業重要性的存量^[5]。

基本性質[编辑]

物理性质[编辑]

冷的时候，钌的延性较小，即使纯粹单晶也很容易弯曲。金属钌可用电弧或电子束熔化。钌通常加热至1500℃时才能加工成细丝或薄板。^[6]

化学性质[编辑]

钌是一种极好的催化剂，通常用在氢化、异构化、氧化和重整反应中。钌在温度达100℃时，对普通的酸包括王水有抗御力，对氢氟酸和磷酸也有抗御力，当温度到达300℃时，对硫酸有抗御力。在室温时氯水、溴水和醇中的碘能轻微的腐蚀钌。熔融的过氧化钠能较快地腐蚀而次氯酸能很快地腐蚀钌。用熔融的碱性氢化物、碳酸盐和氰化物也可能腐蚀钌^[6]

同位素[编辑]

自然界中存在着7种钌的同位素。此外，目前共发现了34种钌的放射性同位素。在这些放射性同位素当中，较稳定的有¹⁰⁶Ru（半衰期373.59天）、¹⁰³Ru（半衰期39.26天）和⁹⁷Ru（半衰期2.9天）。^[7]^[8]

分布與含量[编辑]

钌在地壳含量非常罕见，约100 ppt（0.1%），居元素分布序列中的第74位。^[9]^[10]

生產製造[编辑]

化合物[编辑]

氧化物與硫化物[编辑]

RuO₄是少数熔点较低的离子型氧化物。

鹵化物[编辑]

配位錯合物與有機金屬[编辑]

發展史[编辑]

雖然，含有所有六種鉑族金屬的天然鉑合金，被前哥倫布時期美洲人長期使用，從16世紀中葉起，被歐洲化學家稱為材料，但直到18世紀中葉，鉑才被確認為一個純元素。天然鉑金屬在19世紀的第一個十年被發現，裡面含有鈀、銠、鋨、銥^[11]。俄羅斯河流沖積沙中的鉑，從1828年開始使用於盤子和獎牌以及鑄造盧布硬幣的原物料^[12]。在鍊製用於鑄幣的鉑金屬過程中，所得到的殘留物，在俄羅斯帝國是可以取得的，因此鉑的大部分研究是在東歐進行的。

在1807年，從南美的鉑金屬礦中，波蘭化學家約德澤伊•什尼亞代基有可能分離出元素44. (他稱之為"vestium"，是依據在不久前發現的小行星"Vesta"命名 )。他於1808年出版了一份他的發現公告^[13]。然而，他的工作從未獲得證實，他後來撤回了他的發現聲明^[9]。

約恩斯•貝澤柳斯和戈特弗裡德•奧桑在1827年幾乎發現了釕^[14] 。他們試驗了以王水溶解烏拉山脈含鉑的原礦石後留下的殘留物。貝澤柳斯沒有發現任何不尋常的金屬元素，但奧桑認為他發現了三種新金屬元素，稱之為pluranium、 ruthenium和polinium。這種差異導致貝爾澤柳斯和奧桑之間關於殘留物成分的長期爭論。由於Osann無法重複他離析釕的實驗，最終放棄了他的主張^[15]。Osann之所以選擇"釕"，是因為分析的樣本來自俄羅斯的烏拉山脈^[16] 。這個名字本身來源於魯塞尼亞，拉丁語"Rus"，一個歷史區域，包括今天的烏克蘭，白俄羅斯，俄羅斯西部，以及斯洛伐克和波蘭的部分地區。

1844年，波羅的-德意志裔俄羅斯科學家卡爾•恩斯特•克勞斯 (Karl Ernst Claus) 發現，戈特弗裡德•奧桑備製的化合物中也含有少量的釕，克勞斯於同年曾發現的釕。克勞斯在喀山大學工作時，從盧布硬幣製程的鉑金屬殘留物中，分離出釕。就像40年前，在喀山發現釕的更重的同族元素鋨一樣。克勞斯表明，氧化釕含有一種新的金屬元素，並從不溶于王水的粗鉑中獲得6克的釕。替新元素選擇名稱，克勞斯說："我為新元素命名，以紀念我的祖國，Ruthenium。我有權使用這個名字，因為Osann先生放棄了他的釕，所以這個字還不存於化學^[15]^[17] 。

应用[编辑]

纯金属钌用途很少。钌是铂和钯的有效硬化剂，使用它不会降低铂和钯的抗腐蚀性。含有较大百分数（30%-70%）的钌的合金，包含有其它贵重金属或碱金属，可用在电气触点上和需要抗磨和抗腐蚀的地方，如钢笔尖和工具枢轴上。二氧化钌导电，在有机介质中以粉末状与玻璃料相混合，可用作非金属衬底制成电阻元件。^[6]

催化劑[编辑]

勻相催化劑[编辑]

非勻相催化劑[编辑]

新興應用[编辑]

Intel 在自家半導體10nm製程上，在後端製程BEOL中首次使用金屬釕材料^[18]。

参考文献[编辑]

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外部連結[编辑]

元素钌在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
EnvironmentalChemistry.com —— 钌（英文）
元素钌在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
元素钌在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
WebElements.com – 钌（英文）

[1] Ruthenium: ruthenium(I) fluoride compound data. OpenMOPAC.net. [2007-12-10]. （原始内容存档于2011-07-21）.

[2] Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds 互联网档案馆的存檔，存档日期2011-03-03., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.

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[4] PGM Market Report. platinum.matthey.com, p. 30 (May 2018)

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[Emsley-9] 9.0 ^9.1 Emsley, J. Ruthenium. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. 2003: 368–370. ISBN 978-0-19-850340-8.

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[Weeks8-11] Weeks, Mary Elvira. The discovery of the elements. VIII. The platinum metals. Journal of Chemical Education. 1932, 9 (6): 1017. Bibcode:1932JChEd...9.1017W. doi:10.1021/ed009p1017.

[Roubles-12] Raub, Christoph J. The Minting of Platinum Roubles. Part I: History and Current Investigations 48 (2): 66–69. 2004. Archive

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[DiscoRu-15] 15.0 ^15.1 Pitchkov, V. N. The Discovery of Ruthenium. Platinum Metals Review. 1996, 40 (4): 181–188 [2019-07-13]. （原始内容存档于2011-06-09）.

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[17] Claus, Karl. О способе добывания чистой платины из руд. Горный журнал (Mining Journal). 1845, 7 (3): 157–163 （俄语）.

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