钌(rutheniIlm)

元素周期表第5周期Ⅶ元素。元素符号Ru，原子序数44，相对原子质量101.07，属轻铂族金属。

1844年俄国化学家克拉乌斯()在处理碱熔锇化铱时发现一种新元素，命名为Ruthenium(钌)，拉丁文意为“俄罗斯”。这是铂族金属成员中最后发现的元素。

性质   致密钌为银白色硬脆性金属，粉状为灰黑色。钌为密集六方形晶体结构。致密和海绵状的钉都有吸附氢的能力，但不与氢化合，所吸附的氢在不加热的情况下不能全部释放。钌对可见光的反射率平均为63％。钌的弹性模量为421400MPa，切变模量为168560MPa，压缩模量为286160MPa，钌的主要物理性质列于表1。

钌原子的外电子层构型为[Kr]4d⁷5s¹。钌为变价元素，有–2至+8价多种价态，普通价态是+2、+3、+4、+6和+8，特征价态为+3、+4、+8。钌不与氮起反应，但在常温常压下，钌能结合氮，只有某些细菌能起这样的作用。

常温时致密钌不溶于硫酸、氢氟酸、磷酸和王水，但细粉状钌微溶于王水。钌较易溶于NaOCI中生成RuO₄。钌与碱和氧化剂熔融，可转变为可溶于水的钉酸盐Me₂RuO₄。钌和过氧化钠加热时生成可溶于水的绿色高钉酸钠NaRuO₄。加热钌至1173K温度时产生微薄的氧化膜RuO₂，约加热到1273K温度时生成挥发性氧化物RuO₄和RuO₃。钌比铱更容易氧化。钉与硼、硅、磷作用生成化合物。

化合物   钌的主要化合物有氧化物、氯化物和硫化物(见表2)。

资源   钌的地壳丰度为1×10^–7％。钉有质量数为96、98、99、100、101、102、104七个稳定同位素，其相应丰度分别为5.6％、1.9％、12.7％、12.6％、17.1％、31.5％、18.5％。钌多富集在从基性到超基性的铜镍矿床和铬铁矿床中，少量存于锇铱矿中，大多以硫化物和硫砷化物形态存在。钌主要产自前苏联、南非和加拿大。主要矿物有硫钉矿(RuS₂)，含Ru 61％～67％、S31％～38％、Os 0％～3％、Ir 0％～1％；硫铱锇钌矿[(Ru、Os、Ir)S₂]，含Ru 19％～38％、Os 18％～43％、Ir 5％～20％、S 24％～37％。

应用和供需   由于金属钌脆而易氧化，较少单独使用，主要用作合金的硬化剂。钌合金具有很高的耐腐蚀能力，用作生产电气设备、触点、导线、防锈涂层材料。含钌2％～10％的Os–Ir、Pt–Ru合金具有高的硬度，用作笔尖、唱针、工具及零件。Ru–Pd–Rh合金用作首饰。涂RuO₂阳极可用于氯碱及氯酸盐的电解生产。RuO₂和钌酸盐用作微电子厚膜电阻浆料，Pt–Ru合金用作电接点和高负荷接点镀层材料。钌是极好的催化剂，通常用在有机合成的氢化反应中，如甲烷、石蜡的合成，乙烯的聚合，甘油、黎山醇和多元醇的转化；乙二醇酸、乙炔及其衍生物、氧茂肤南化合物、吡啶、苯胺衍生物的氢化过程等。钉用于生物细胞学和解剖学中的细胞选择染色。钌化物在照相业中用作乳胶液的阻化剂和敏化剂。钌红及其配合物在分析上作指示剂。

钌的发现较晚，对其性质及应用的研究还在发展中，如1976年发现钌的一种吡啶化合物，在阳光照射下能使水分解产生氢和氧，还能使煤转化为石油的催化作用等，有可能成为钌的新应用领域。

在1966～1986的20年间，钉在化工、电子工业的用量为每年2000～3500kg，1988～1989年西方资本主义国家耗用钌.4821～5443kg；应用分配比(％)为：电子工业51～53，电化学工业38～35，其他11～12。1994年西方国家对钌的总需求量为10.23t。

冶金   从锇铱矿或含钌铂族金属铜镍共生硫化矿至产出纯钌一般经过铂族金属富集、铂族金属分离和钌精炼三个阶段，由含钌铂族金属精矿或锇铱矿生产钉粉的原则工艺流程如图。钌精炼阶段一般较其他两阶段简单。

钌主要来自含铂族金属铜镍共生硫化矿。这种共生硫化矿经过重选、浮选后得到含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿。在含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿熔炼和吹炼过程中，贵金属富集在中间产物高镍锍或铜镍合金中。从高镍锍或铜镍合金中提取铜和镍后，便得到品位在40％左右的含钌铂族金属精矿。从含钌铂族金属铜镍共生硫化矿或锇铱矿到产出含钌铂族金属精的过程属铂族金属富集阶段。

从含钌铂族金属精矿分离出铂、钯、金、银、铑、锇、铱获得含少量杂质钌吸收液的过程属铂族金属分离阶段。

钌吸收液经过精制、氯钌酸铵在氢气中煅烧产出钌粉的过程属钌精炼阶段。