釕的(de)發(fa)現過(guo)程:釕是鉑(bo)(bo)(bo)系(xi)元(yuan)素(su)中在(zai)(zai)地殼中含量最少的(de)一個,也是鉑(bo)(bo)(bo)系(xi)元(yuan)素(su)中最后被發(fa)現的(de)一個。它(ta)(ta)在(zai)(zai)鉑(bo)(bo)(bo)被發(fa)現100多年(nian)后,比其余(yu)鉑(bo)(bo)(bo)系(xi)元(yuan)素(su)晚40年(nian)才被發(fa)現。不(bu)過(guo),它(ta)(ta)的(de)名字早在(zai)(zai)1828年(nian)就被提出來了。當時俄國人在(zai)(zai)烏(wu)拉爾(er)發(fa)現了鉑(bo)(bo)(bo)的(de)礦藏,塔(ta)爾(er)圖大學化學教授奧(ao)桑首先(xian)研(yan)究了它(ta)(ta),認為其中除(chu)了鉑(bo)(bo)(bo)外,還(huan)有(you)(you)三個新元(yuan)素(su)。奧(ao)桑把他(ta)分(fen)離出的(de)新元(yuan)素(su)樣(yang)品寄(ji)給了貝齊(qi)里(li)烏(wu)斯(si),貝齊(qi)里(li)烏(wu)斯(si)認為其中只有(you)(you)pluranium一個是新金屬元(yuan)素(su),其余(yu)的(de)分(fen)別是硅石(shi)和鈦、鋯以(yi)及銥的(de)氧化物(wu)的(de)混合物(wu)。
1844年,喀山大學化學教授克勞斯重(zhong)新(xin)研究了(le)奧桑的分析工(gong)作,肯定了(le)鉑礦(kuang)在殘渣中確實有一種(zhong)新(xin)金屬存(cun)在,就用奧桑為(wei)紀念他的祖國俄羅斯而命(ming)名的ruthenium命(ming)名它(ta),元素(su)符號定為(wei)Ru。我們(men)譯成(cheng)釕。
克(ke)勞斯(si)取(qu)得新(xin)金屬釕后(hou)(hou),也(ye)將樣品寄(ji)給(gei)貝齊(qi)(qi)里烏(wu)(wu)斯(si),請求指教。貝齊(qi)(qi)里烏(wu)(wu)斯(si)認為(wei)它是不純的(de)(de)銥。可是克(ke)勞斯(si)和奧桑不同,沒有理(li)睬貝齊(qi)(qi)里烏(wu)(wu)斯(si)的(de)(de)意見,敢(gan)于向權威挑(tiao)戰,繼續(xu)進行自(zi)己的(de)(de)研究,并且將每次制得的(de)(de)樣品連同詳細的(de)(de)說明逐(zhu)一(yi)寄(ji)給(gei)貝齊(qi)(qi)里烏(wu)(wu)斯(si)。最后(hou)(hou)事實(shi)迫使貝齊(qi)(qi)里烏(wu)(wu)斯(si)在(zai)1845年發表文章,承(cheng)認釕是一(yi)個新(xin)元(yuan)素。在(zai)俄羅斯(si),由科學院的(de)(de)幾位(wei)院士們組(zu)成一(yi)個專門委員會,審查克(ke)勞斯(si)得到的(de)(de)結(jie)果,確認了(le)他的(de)(de)發現。
由上可(ke)見,釕的(de)(de)用途多種多樣,當然作(zuo)為稀有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬之一(yi),它也是工業用必不(bu)可(ke)少(shao)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬元(yuan)素(su)(su)之一(yi),釕是一(yi)種硬(ying)而(er)脆呈淺灰(hui)色的(de)(de)多價稀有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬元(yuan)素(su)(su),是鉑族金(jin)(jin)(jin)(jin)屬中的(de)(de)一(yi)員(yuan)。所以釕是工業用的(de)(de)貴重金(jin)(jin)(jin)(jin)屬元(yuan)素(su)(su),也是不(bu)可(ke)或缺的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬元(yuan)素(su)(su)之一(yi)。
由于特殊物理化學性質和相對低廉的價格,關于釕的研究將會非常活躍,應用前景十分光明。全球95%的鉑族金屬伴生在銅鎳硫化礦中,礦藏地和冶煉地集中在南非、俄羅斯,美國(guo)和(he)加(jia)拿大,根據(ju)資(zi)料(liao)2012年世(shi)界鉑(bo)族金(jin)屬(shu)總儲量(liang)約為66000t。進行(xing)商業(ye)采掘的(de)(de)(de)鉑(bo)族金(jin)屬(shu)礦(kuang)(kuang)主(zhu)要有南非的(de)(de)(de)布什維爾(er)德(de)雜(za)巖中麥倫(lun)斯(si)基礦(kuang)(kuang)(Merensky Reef)和(he)UG2鉻鐵礦(kuang)(kuang)層(ceng)、俄羅斯(si)的(de)(de)(de)諾里(li)爾(er)斯(si)克礦(kuang)(kuang)(Norilsk)、美國(guo)的(de)(de)(de)斯(si)蒂爾(er)沃特礦(kuang)(kuang)(Stillwater)、加(jia)拿大的(de)(de)(de)薩德(de)伯里(li)礦(kuang)(kuang)(Sudbury)和(he)津(jin)巴布韋的(de)(de)(de)大巖墻礦(kuang)(kuang)(Great Dyke)。主(zhu)要鉑(bo)族金(jin)屬(shu)礦(kuang)(kuang)中,釕的(de)(de)(de)含量(liang)比(bi)鉑低很多,南非(fei)(fei)的(de)(de)Platreef礦(kuang)(kuang)中,鉑:釕(liao)為10:1;南非(fei)(fei)的(de)(de)Merensky Reef 礦(kuang)(kuang)和UG2鉻(ge)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)中,鉑:釕(liao)為7:1;美(mei)國(guo)的(de)(de)Stillwater礦(kuang)(kuang)中,鉑:釕(liao)為4.7:1。南非(fei)(fei)的(de)(de)布什(shen)維(wei)爾德(de)雜(za)(za)巖(yan)體(ti)礦(kuang)(kuang)中鉑族(zu)金屬(shu)品位(wei)為3.1~17.1g/t,俄(e)羅(luo)斯的(de)(de)諾里爾斯克礦(kuang)(kuang)中鉑族(zu)金屬(shu)平均品位(wei)為8.91g/t,美(mei)國(guo)的(de)(de)斯蒂爾沃(wo)特雜(za)(za)巖(yan)礦(kuang)(kuang)體(ti)中鉑族(zu)金屬(shu)平均品位(wei)為25g/t。
硬質的白色金屬,密(mi)度12.30克(ke)/厘米(mi)3。熔(rong)點2310℃,沸點3900℃。化合價(jia)2、3、4和8。第一電離能7.37電子伏(fu)特。
元素名稱:釕
元素符號:Ru
元素(su)英文名(ming)稱:ruthenium
元(yuan)素類型(xing):金屬元(yuan)素
原子體積:(立方厘(li)米/摩爾(er))8.3
元素在太陽中的含(han)量:(ppm)
0.005
地殼(ke)中(zhong)含(han)量(liang):(ppm)
0.001
相(xiang)對原子質量:101.1
原子序數:44
質子數:44
中子數:
同位素:
摩爾(er)質(zhi)量:101
原子半徑:
所屬周期:5
所屬(shu)族數:VIII
電子層排布:2-8-18-15-1
核電荷數:44
電子層(ceng):K-L-M-N-O
外圍電子層排布:4d7 5s1
氧化態:
MainRu+3
OtherRu-2, Ru0, Ru+1, Ru+2, Ru+4, Ru+5, Ru+6, Ru+7, Ru+8
晶體結構:晶胞(bao)為(wei)六(liu)方晶胞(bao)。
晶胞參數:
a = 270.59 pm
b = 270.59 pm
c = 428.15 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°莫氏(shi)硬度:6.5
電離能 (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
聲音在其中的傳播速率:(m/S)
5970
常(chang)見化合價:+2,+3,+4,+8
單質:
單(dan)質化(hua)學(xue)符(fu)號:Ru
顏色和狀態:
密(mi)度(du):12.2g/cm^3
熔點:2523K
沸點:4423K
發(fa)現人:克勞(lao)斯 發(fa)現年代(dai):1844年
名(ming)稱,符號(hao),序號(hao):釕(liao)、Ru、44
系列:過渡金屬
族(zu),周期, 元素(su)分區 8族(zu), 5, d
密度、硬度 12370 kg/m3、6.5
顏色和外表 銀白色金屬
地(di)殼含量(liang) 無數據(ju)
原子屬性:
原子量 101.07 原子量單(dan)位
原子半徑(計算(suan)值) 130(178)pm
共價半(ban)徑 126 pm范德華半(ban)徑 無(wu)數(shu)據
價電子(zi)排(pai)布(bu) [氪]4d75s1
電子在每能級(ji)的(de)排布 2,8,18,15,1
氧化(hua)價(氧化(hua)物(wu)) 2,3,4,6,8(弱酸性)
晶體結構 六角形
物理屬性:
物(wu)質狀態 固態,磁性
熔點 2607 K(2334 °C)
沸點 4423 K(4150 °C)
摩爾體積 8.17×10-6m3/mol
汽化(hua)熱 595 kJ/mol
熔化熱 24 kJ/mol
蒸(zheng)氣壓 1.4 帕(2523K)
聲速 5970 m/s(293.15K)
其他性質:
電負性 2.2(鮑林標(biao)度)
比熱 238 J/(kg?K)
電(dian)導率 13.7×106/(米(mi)歐姆)
熱導率 117 W/(m?K)
第一電離能(neng) 710.2 kJ/mol
第(di)二電離能 1620 kJ/mol
第(di)三電離能(neng) 2747 kJ/mol
最穩定的同位素
同(tong)位素(su) 豐度半衰期衰變(bian)模式 衰變(bian)能量
MeV 衰變產物
96Ru 5.52 % 穩定(ding)
98Ru 1.88 % 穩定
99Ru 12.7 % 穩定
100Ru 12.6 % 穩定
101Ru 17.0 % 穩定
102Ru 31.6 % 穩(wen)定
104Ru 18.7 % 穩(wen)定(ding)
106Ru 人(ren)造(zao) 373.59天 β衰(shuai)變 0.039 106Rh
在(zai)沒有特(te)別注明的情況下使用的是(shi),國際標準基準單(dan)(dan)位(wei)單(dan)(dan)位(wei)和(he)標準氣(qi)溫和(he)氣(qi)壓,釕是(shi)一種化學元(yuan)素,它(ta)(ta)的化學符號是(shi)Ru,它(ta)(ta)的原(yuan)子序數是(shi)44。它(ta)(ta)的拼音名(ming)稱(cheng)是(shi)俄羅斯的意(yi)思。釕是(shi)銀白(bai)色(se)的過渡金屬。釕可(ke)在(zai)鉑礦中發現,亦在(zai)一些鉑合金中用作催化劑。
硬質(zhi)的(de)白色金屬(shu)(shu),密(mi)度(du)12.30克(ke)/厘(li)米(mi)3。熔點2310℃,沸點3900℃。化合價2、3、4和8。第一電離(li)能(neng)7.37電子(zi)伏特。化學性(xing)質(zhi)很穩(wen)定。在溫(wen)度(du)達100℃時,對(dui)(dui)(dui)普(pu)通(tong)的(de)酸包括王水在內均有(you)抗(kang)(kang)御(yu)力(li),對(dui)(dui)(dui)氫(qing)氟酸和磷酸也有(you)抗(kang)(kang)御(yu)力(li)。在室(shi)溫(wen)時,氯(lv)水、溴(xiu)水和醇中的(de)碘能(neng)輕微(wei)地腐(fu)蝕釕。對(dui)(dui)(dui)很多熔融金屬(shu)(shu)包括鉛、鋰、鉀、鈉(na)、銅(tong)、銀(yin)和金有(you)抗(kang)(kang)御(yu)力(li)。與熔融的(de)堿性(xing)氫(qing)氧化物(wu)、碳酸鹽和氰(qing)化物(wu)起(qi)作用。
釕的(de)主要化(hua)合物及(ji)其性(xing)質如下:
三氯化釕(liao)(水合(he)物)
中文名:三(san)氯(lv)化釕(liao)(水合物(wu))
分子式:RuCl3·3H2O
分子量:255.60
CAS號(hao):14898-67-0
性狀:褐黑色(se)結(jie)晶
用途:用作干燥劑、吸(xi)附劑、催化劑載體
碘化釕
中文名:碘化釕
分(fen)子式:I3Ru
分(fen)子量(liang):481.78
CAS號:13896-65-6
性狀:黑色粉末
醋酸釕
中文名:醋酸釕
分子式:Ru(OAc)3
CAS號(hao):72196-32-8
二茂釕
中文名:二茂釕
分子式:(C5H5)2Ru
分子量:231.26
CAS號:1287-13-4
性狀:淺(qian)黃色晶(jing)體
氧化釕
中文名:氧化釕
分子式:RuO2.nH2O
分子(zi)量:133.07
CAS號:32740-79-7
性狀:藍黑(hei)色晶體、密度(du)g/cm3(25℃
用(yong)途(tu):化(hua)工(gong)催化(hua)劑,是制作電(dian)阻和電(dian)容器(qi)的重要原(yuan)料,也是制備RuO4的原(yuan)料。
氯釕酸鉀
中文(wen)名:氯釕(liao)酸(suan)鉀(jia)
分子(zi)式:K2RuCl5·nH2O
分子量(liang):356.53
CAS號:14404-33-02
性狀:棕色結晶粉末(mo)
羰基氯化釕
中(zhong)文名:羰基氯化釕
分子式(shi):C6Cl4O6Ru2
分子(zi)量:512.01
CAS號:22941-53-3
性狀(zhuang):淺黃色結晶
三氯化釕
中文名:三氯化釕
分子式:Cl3Ru
分子量(liang):207.43
CAS號:10049-08-8
性狀(zhuang):α型:黑色(se)固體(ti)(ti),不(bu)溶(rong)于(yu)水(shui)和乙醇(chun)。β型:棕色(se)固體(ti)(ti),相(xiang)對密度3.11,高于(yu)500℃分解
用途:能與許多(duo)試劑反(fan)應生成多(duo)種絡合(he)物(wu)(wu),是(shi)制備許多(duo)釕絡合(he)物(wu)(wu)的起(qi)始物(wu)(wu),還是(shi)許多(duo)有機(ji)物(wu)(wu)的聚(ju)合(he)、異構化、加氫等反(fan)應的催化劑
四羰基(ji)二(er)氯化二(er)釕
中文名:四羰(tang)基(ji)二氯(lv)化二釕
分子(zi)式:CH2Cl3ORu
分(fen)子量:239.29
CAS號:14523-22-9
性狀:橘紅色(se)結晶(jing)。溶(rong)于正(zheng)己烷、苯。固態在空氣(qi)中穩定(ding),與水接觸分解
用途:用作十六(liu)羰基(ji)六(liu)銠(lao)(lao)和乙酰丙酮二羰基(ji)銠(lao)(lao)的原料
釕的(de)(de)用途(tu)主要由釕的(de)(de)物(wu)理化(hua)學性質決定(ding),釕是硬質的(de)(de)白色金(jin)屬(shu),密(mi)度12.30克/厘米3。熔點2310℃,沸(fei)點3900℃。化(hua)合價(jia)2、3、4和8。第一(yi)電(dian)離能7.37電(dian)子伏(fu)特。化(hua)學性質很穩定(ding)。在(zai)(zai)溫度達(da)100℃時(shi),對(dui)(dui)各(ge)種酸(suan)包(bao)括王水在(zai)(zai)內均有(you)抗(kang)(kang)御(yu)(yu)力,對(dui)(dui)氫氟酸(suan)和磷酸(suan)也有(you)抗(kang)(kang)御(yu)(yu)力。釕在(zai)(zai)室溫時(shi),氯(lv)水、溴水和醇中的(de)(de)碘能輕(qing)微地(di)腐蝕(shi)釕。對(dui)(dui)很多熔融金(jin)屬(shu)包(bao)括鉛、鋰、鉀、鈉、銅、銀和金(jin)有(you)抗(kang)(kang)御(yu)(yu)力。與熔融的(de)(de)堿性氫氧化(hua)物(wu)、碳酸(suan)鹽(yan)和氰(qing)化(hua)物(wu)起作用。釕的(de)(de)元素來源:由鉑金(jin)屬(shu)的(de)(de)自然合金(jin)中提取。
1、銠(lao)釕合(he)(he)金(jin):以銠(lao)為基含釕的(de)(de)(de)二元(yuan)合(he)(he)金(jin)。釕在銠(lao)中的(de)(de)(de)最大溶解度(du)>20%,RhRu10合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)鑄(zhu)態維(wei)氏硬度(du)為1344。銠(lao)釕合(he)(he)金(jin)用高(gao)頻感應加(jia)熱(re)爐(lu)氬氣(qi)保護熔煉,鑄(zhu)錠(ding)經熱(re)軋(ya)和少(shao)量的(de)(de)(de)冷(leng)加(jia)工成材,常用做催化劑。
2、釕(liao)系電(dian)阻(zu)(zu)漿料:電(dian)導(dao)電(dian)材(cai)料(二(er)氧化釕(liao)、釕(liao)酸(suan)鉍、釕(liao)酸(suan)鉛(qian)等(deng))玻(bo)璃粘結劑(ji)、有機載體等(deng)組成的(de)使用最廣泛的(de)一種電(dian)阻(zu)(zu)漿料,具有阻(zu)(zu)值(zhi)范圍寬、電(dian)阻(zu)(zu)溫度系數(shu)低、阻(zu)(zu)值(zhi)重現性好、環(huan)境穩定的(de)性好等(deng)優(you)點,用于制作高(gao)性能電(dian)阻(zu)(zu)和高(gao)可靠精密(mi)電(dian)阻(zu)(zu)網絡(luo)。
3、超(chao)細水合二氧化(hua)釕粉(fen):有于生產厚膜電阻漿料或催(cui)化(hua)劑用(yong)的(de)黑色或藍黑色超(chao)細粉(fen)未(wei)(wei),其中釕的(de)質量分數為60%~71%。粉(fen)未(wei)(wei)的(de)平(ping)均粒度(du)(du)<1.0um,松裝密(mi)度(du)(du)為0.5~0.9g/cm,振實密(mi)度(du)(du)為1.0~1.4g/cm-3。
4、釕基厚膜(mo)電阻(zu)漿料(liao):由二氧化釕粉(fen)、釕酸鹽、無機添加物和(he)有機載體組成的(de)一種(zhong)滿足于(yu)印制或涂敷的(de)膏狀物,用于(yu)厚膜(mo)混合(he)集成電路、電阻(zu)網絡。釕電阻(zu)漿料(liao)的(de)燒(shao)成條件為燒(shao)成峰(feng)值溫度(du)840~860℃,峰(feng)值溫度(du)保溫時間8~10min,燒(shao)結周期(qi)30~60min。
5、釕是極好(hao)的(de)催(cui)化(hua)(hua)劑:用(yong)于氫化(hua)(hua)、異構化(hua)(hua)、氧化(hua)(hua)和重整反應中(zhong)。純(chun)金(jin)(jin)屬(shu)釕用(yong)途很少(shao)。它是鉑和鈀的(de)有效硬化(hua)(hua)劑。用(yong)它制造電接觸合(he)金(jin)(jin),以及(ji)硬磨硬質合(he)金(jin)(jin)等。2016年,諾貝爾化(hua)(hua)學獎獲得者、南加利福尼亞大學化(hua)(hua)學系教(jiao)授(shou)喬治·歐拉率領(ling)團(tuan)隊,首次采用(yong)基于金(jin)(jin)屬(shu)釕的(de)催(cui)化(hua)(hua)劑,將從空氣中(zhong)捕(bu)獲的(de)二氧化(hua)(hua)碳直接轉化(hua)(hua)為甲(jia)醇燃料,轉化(hua)(hua)率高達79%。