釕的(de)發現(xian)過程(cheng):釕是鉑(bo)(bo)系元素(su)(su)中(zhong)在(zai)地(di)殼中(zhong)含量最少(shao)的(de)一(yi)個,也是鉑(bo)(bo)系元素(su)(su)中(zhong)最后被(bei)發現(xian)的(de)一(yi)個。它(ta)在(zai)鉑(bo)(bo)被(bei)發現(xian)100多年(nian)后,比其(qi)(qi)余鉑(bo)(bo)系元素(su)(su)晚(wan)40年(nian)才(cai)被(bei)發現(xian)。不過,它(ta)的(de)名字早在(zai)1828年(nian)就被(bei)提出(chu)來了(le)(le)(le)。當時俄(e)國人(ren)在(zai)烏(wu)拉爾發現(xian)了(le)(le)(le)鉑(bo)(bo)的(de)礦藏(zang),塔爾圖大學(xue)化(hua)(hua)學(xue)教授(shou)奧桑(sang)(sang)首(shou)先研究了(le)(le)(le)它(ta),認為(wei)其(qi)(qi)中(zhong)除了(le)(le)(le)鉑(bo)(bo)外(wai),還有三個新元素(su)(su)。奧桑(sang)(sang)把他分離出(chu)的(de)新元素(su)(su)樣品(pin)寄給了(le)(le)(le)貝(bei)齊(qi)里烏(wu)斯,貝(bei)齊(qi)里烏(wu)斯認為(wei)其(qi)(qi)中(zhong)只有pluranium一(yi)個是新金屬元素(su)(su),其(qi)(qi)余的(de)分別是硅(gui)石和鈦(tai)、鋯以及銥的(de)氧化(hua)(hua)物(wu)的(de)混合物(wu)。
1844年,喀山大(da)學化學教授克(ke)勞斯(si)重新研究了奧(ao)桑(sang)的分析工作(zuo),肯(ken)定(ding)了鉑礦(kuang)在殘(can)渣(zha)中(zhong)確(que)實有一種新金屬存在,就用(yong)奧(ao)桑(sang)為紀念他的祖國俄羅斯(si)而命(ming)名的ruthenium命(ming)名它,元素符號定(ding)為Ru。我們譯成(cheng)釕(liao)。
克勞(lao)斯(si)(si)取(qu)得新(xin)金屬釕后(hou),也將樣品寄給貝(bei)齊里烏斯(si)(si),請求指教。貝(bei)齊里烏斯(si)(si)認(ren)為(wei)它是(shi)(shi)不純的(de)(de)銥。可是(shi)(shi)克勞(lao)斯(si)(si)和(he)奧桑不同,沒(mei)有理睬貝(bei)齊里烏斯(si)(si)的(de)(de)意見,敢于向權威挑戰,繼續進行(xing)自己的(de)(de)研(yan)究,并且將每次制得的(de)(de)樣品連同詳細(xi)的(de)(de)說明逐(zhu)一寄給貝(bei)齊里烏斯(si)(si)。最后(hou)事實迫使貝(bei)齊里烏斯(si)(si)在1845年發(fa)表文章,承認(ren)釕是(shi)(shi)一個新(xin)元素。在俄羅(luo)斯(si)(si),由科學(xue)院的(de)(de)幾位(wei)院士們(men)組成一個專門委員會,審(shen)查克勞(lao)斯(si)(si)得到的(de)(de)結果,確認(ren)了他的(de)(de)發(fa)現。
由上可(ke)見,釕的用(yong)途多(duo)種(zhong)多(duo)樣,當然作為稀有(you)金(jin)(jin)屬(shu)之一,它也是(shi)工業用(yong)必不(bu)可(ke)少的金(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)之一,釕是(shi)一種(zhong)硬(ying)而脆呈(cheng)淺灰色的多(duo)價(jia)稀有(you)金(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su),是(shi)鉑族金(jin)(jin)屬(shu)中的一員。所以釕是(shi)工業用(yong)的貴重金(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su),也是(shi)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的金(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)之一。
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)(guo)和(he)加(jia)拿(na)大(da),根據資料2012年世界鉑(bo)族金屬(shu)總儲量約為66000t。進行(xing)商業采(cai)掘的(de)(de)(de)(de)鉑(bo)族金屬(shu)礦(kuang)(kuang)主要(yao)有南非的(de)(de)(de)(de)布什(shen)維爾德(de)雜巖中(zhong)麥倫斯基礦(kuang)(kuang)(Merensky Reef)和(he)UG2鉻鐵礦(kuang)(kuang)層、俄羅斯的(de)(de)(de)(de)諾里爾斯克礦(kuang)(kuang)(Norilsk)、美國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)斯蒂爾沃特礦(kuang)(kuang)(Stillwater)、加(jia)拿(na)大(da)的(de)(de)(de)(de)薩德(de)伯里礦(kuang)(kuang)(Sudbury)和(he)津巴布韋的(de)(de)(de)(de)大(da)巖墻礦(kuang)(kuang)(Great Dyke)。主要(yao)鉑(bo)族金屬(shu)礦(kuang)(kuang)中(zhong),釕的(de)(de)(de)(de)含量比鉑(bo)低很多,南(nan)非的(de)(de)Platreef礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong),鉑(bo):釕為(wei)(wei)10:1;南(nan)非的(de)(de)Merensky Reef 礦(kuang)和UG2鉻鐵礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong),鉑(bo):釕為(wei)(wei)7:1;美國的(de)(de)Stillwater礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong),鉑(bo):釕為(wei)(wei)4.7:1。南(nan)非的(de)(de)布什維爾(er)德雜巖體(ti)礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉑(bo)族(zu)(zu)金(jin)(jin)屬品位(wei)為(wei)(wei)3.1~17.1g/t,俄羅斯(si)(si)的(de)(de)諾里爾(er)斯(si)(si)克礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉑(bo)族(zu)(zu)金(jin)(jin)屬平均品位(wei)為(wei)(wei)8.91g/t,美國的(de)(de)斯(si)(si)蒂爾(er)沃特雜巖礦(kuang)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)鉑(bo)族(zu)(zu)金(jin)(jin)屬平均品位(wei)為(wei)(wei)25g/t。
硬質的白色金(jin)屬,密(mi)度12.30克/厘(li)米(mi)3。熔點2310℃,沸點3900℃。化(hua)合(he)價2、3、4和(he)8。第一電離能7.37電子伏特。
元素名稱:釕
元素符號:Ru
元素英文(wen)名稱(cheng):ruthenium
元(yuan)(yuan)素(su)(su)類型:金屬元(yuan)(yuan)素(su)(su)
原子體積:(立(li)方厘(li)米/摩爾(er))8.3
元素在太陽中的含量:(ppm)
0.005
地殼中含量:(ppm)
0.001
相(xiang)對原子質量(liang):101.1
原子序數:44
質子數:44
中子數:
同位素:
摩爾質量:101
原子半徑:
所屬周期:5
所(suo)屬族數(shu):VIII
電子層排布:2-8-18-15-1
核電荷數:44
電(dian)子層:K-L-M-N-O
外圍電子層排布(bu):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(jie)構(gou):晶胞(bao)為(wei)六方晶胞(bao)。
晶胞參數:
a = 270.59 pm
b = 270.59 pm
c = 428.15 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°莫氏硬(ying)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(zai)其中的傳播(bo)速率:(m/S)
5970
常見化合價:+2,+3,+4,+8
單質:
單質(zhi)化學(xue)符號:Ru
顏色和狀態:
密度(du):12.2g/cm^3
熔點(dian):2523K
沸點(dian):4423K
發現人:克勞斯 發現年(nian)代:1844年(nian)
名稱,符號,序號:釕、Ru、44
系列:過渡金屬
族,周期, 元素分區(qu) 8族, 5, d
密度、硬度 12370 kg/m3、6.5
顏色(se)和(he)外表 銀白色(se)金(jin)屬
地殼(ke)含量 無數據
原子屬性:
原子量 101.07 原子量單位
原(yuan)子半徑(計算值(zhi)) 130(178)pm
共價半徑(jing) 126 pm范德華半徑(jing) 無數據
價電子排(pai)布 [氪]4d75s1
電子在每能(neng)級的排布 2,8,18,15,1
氧化(hua)價(氧化(hua)物) 2,3,4,6,8(弱酸性)
晶體結構 六角形
物理屬性:
物質(zhi)狀態 固態,磁性
熔點 2607 K(2334 °C)
沸點(dian) 4423 K(4150 °C)
摩爾體積 8.17×10-6m3/mol
汽(qi)化熱 595 kJ/mol
熔化熱 24 kJ/mol
蒸氣壓(ya) 1.4 帕(2523K)
聲速 5970 m/s(293.15K)
其他性質:
電(dian)負性 2.2(鮑林標度)
比熱 238 J/(kg?K)
電導(dao)率 13.7×106/(米歐姆(mu))
熱導(dao)率 117 W/(m?K)
第一(yi)電離能 710.2 kJ/mol
第二電離能 1620 kJ/mol
第三電離能 2747 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 豐度(du)半衰期衰變模式 衰變能(neng)量
MeV 衰變產物
96Ru 5.52 % 穩定(ding)
98Ru 1.88 % 穩(wen)定
99Ru 12.7 % 穩定(ding)
100Ru 12.6 % 穩定
101Ru 17.0 % 穩定
102Ru 31.6 % 穩定(ding)
104Ru 18.7 % 穩定
106Ru 人造(zao) 373.59天 β衰變(bian) 0.039 106Rh
在(zai)沒有特(te)別(bie)注明的(de)(de)(de)情況下(xia)使用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi),國際標準基(ji)準單(dan)位(wei)單(dan)位(wei)和(he)標準氣(qi)溫和(he)氣(qi)壓,釕(liao)是(shi)(shi)(shi)一種(zhong)化學(xue)元素,它(ta)的(de)(de)(de)化學(xue)符號(hao)是(shi)(shi)(shi)Ru,它(ta)的(de)(de)(de)原子序數是(shi)(shi)(shi)44。它(ta)的(de)(de)(de)拼音名稱(cheng)是(shi)(shi)(shi)俄(e)羅(luo)斯的(de)(de)(de)意思。釕(liao)是(shi)(shi)(shi)銀白(bai)色的(de)(de)(de)過渡金屬。釕(liao)可在(zai)鉑礦中發現,亦在(zai)一些(xie)鉑合金中用作催化劑。
硬質的(de)白色金(jin)屬(shu),密(mi)度12.30克/厘米3。熔(rong)點2310℃,沸點3900℃。化合價2、3、4和(he)8。第一電(dian)離能(neng)(neng)7.37電(dian)子(zi)伏特(te)。化學性(xing)質很(hen)穩定。在(zai)溫度達100℃時,對普通的(de)酸(suan)包括王水在(zai)內均有(you)抗御(yu)力(li),對氫(qing)氟酸(suan)和(he)磷(lin)酸(suan)也有(you)抗御(yu)力(li)。在(zai)室(shi)溫時,氯水、溴(xiu)水和(he)醇中(zhong)的(de)碘能(neng)(neng)輕微(wei)地(di)腐蝕釕。對很(hen)多熔(rong)融(rong)金(jin)屬(shu)包括鉛、鋰(li)、鉀、鈉(na)、銅(tong)、銀和(he)金(jin)有(you)抗御(yu)力(li)。與(yu)熔(rong)融(rong)的(de)堿性(xing)氫(qing)氧化物、碳(tan)酸(suan)鹽和(he)氰化物起作用。
釕的主要化合(he)物及其性質如下:
三氯化釕(liao)(水合物)
中(zhong)文名:三(san)氯化釕(liao)(水合物(wu))
分子式(shi):RuCl3·3H2O
分子量:255.60
CAS號:14898-67-0
性狀:褐(he)黑色結晶
用途:用作(zuo)干燥劑、吸附劑、催化劑載體
碘化釕
中文名:碘化釕
分子式:I3Ru
分(fen)子量:481.78
CAS號(hao):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: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:淺黃色(se)晶體
氧化釕
中文名:氧化釕
分子(zi)式:RuO2.nH2O
分子量(liang):133.07
CAS號:32740-79-7
性狀(zhuang):藍(lan)黑(hei)色晶體、密度g/cm3(25℃
用途(tu):化工催(cui)化劑,是制作(zuo)電阻和電容器的重(zhong)要原料,也(ye)是制備RuO4的原料。
氯釕酸鉀
中文名:氯(lv)釕酸(suan)鉀
分子式:K2RuCl5·nH2O
分子(zi)量:356.53
CAS號:14404-33-02
性狀:棕色結晶粉末
羰基氯化釕
中(zhong)文(wen)名:羰基氯化釕
分子式:C6Cl4O6Ru2
分子(zi)量:512.01
CAS號:22941-53-3
性狀:淺(qian)黃色(se)結晶(jing)
三氯化釕
中文(wen)名:三氯(lv)化釕
分子式:Cl3Ru
分(fen)子量:207.43
CAS號:10049-08-8
性狀(zhuang):α型:黑色固體(ti),不溶(rong)于(yu)水和(he)乙醇。β型:棕色固體(ti),相對密度3.11,高于(yu)500℃分(fen)解
用(yong)途:能與(yu)許(xu)多(duo)試劑反應生(sheng)成多(duo)種(zhong)絡合(he)物(wu),是(shi)制備許(xu)多(duo)釕(liao)絡合(he)物(wu)的(de)起始物(wu),還是(shi)許(xu)多(duo)有(you)機物(wu)的(de)聚合(he)、異(yi)構化、加氫等反應的(de)催化劑
四羰基二(er)氯化二(er)釕(liao)
中文名:四羰(tang)基二氯化(hua)二釕
分(fen)子(zi)式:CH2Cl3ORu
分子量:239.29
CAS號(hao):14523-22-9
性狀:橘紅色結晶。溶(rong)于正己(ji)烷(wan)、苯。固態在空氣中穩定,與水接觸分解
用(yong)途:用(yong)作(zuo)十(shi)六羰基六銠和乙(yi)酰丙酮二羰基銠的原料(liao)
釕(liao)(liao)的(de)用(yong)(yong)途主要由釕(liao)(liao)的(de)物理化(hua)(hua)學(xue)性質決定,釕(liao)(liao)是(shi)硬質的(de)白色金(jin)屬(shu),密度12.30克/厘米3。熔點2310℃,沸點3900℃。化(hua)(hua)合價(jia)2、3、4和(he)(he)8。第一電離(li)能7.37電子伏特(te)。化(hua)(hua)學(xue)性質很穩(wen)定。在(zai)溫(wen)(wen)度達100℃時(shi),對各種酸(suan)包(bao)括王水(shui)在(zai)內均有抗御力(li)(li),對氫(qing)氟酸(suan)和(he)(he)磷酸(suan)也有抗御力(li)(li)。釕(liao)(liao)在(zai)室溫(wen)(wen)時(shi),氯水(shui)、溴水(shui)和(he)(he)醇中的(de)碘能輕微(wei)地(di)腐蝕(shi)釕(liao)(liao)。對很多熔融(rong)金(jin)屬(shu)包(bao)括鉛、鋰、鉀、鈉、銅、銀和(he)(he)金(jin)有抗御力(li)(li)。與(yu)熔融(rong)的(de)堿性氫(qing)氧化(hua)(hua)物、碳(tan)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)氰化(hua)(hua)物起作用(yong)(yong)。釕(liao)(liao)的(de)元素來源(yuan):由鉑金(jin)屬(shu)的(de)自然合金(jin)中提取。
1、銠(lao)釕合金:以(yi)銠(lao)為基含釕的(de)二元合金。釕在銠(lao)中的(de)最(zui)大溶(rong)解度>20%,RhRu10合金的(de)鑄態維(wei)氏硬度為1344。銠(lao)釕合金用(yong)高頻(pin)感應加熱爐(lu)氬氣保護熔煉,鑄錠經(jing)熱軋和少量的(de)冷(leng)加工成材,常用(yong)做催化(hua)劑。
2、釕系(xi)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)漿(jiang)料(liao):電(dian)(dian)(dian)導電(dian)(dian)(dian)材料(liao)(二氧化釕、釕酸鉍(bi)、釕酸鉛等)玻璃粘結(jie)劑、有機載體(ti)等組成(cheng)的(de)使用(yong)最廣泛的(de)一種電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)漿(jiang)料(liao),具(ju)有阻(zu)(zu)值范圍(wei)寬、電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)溫度(du)系(xi)數低、阻(zu)(zu)值重現性好(hao)、環境穩(wen)定的(de)性好(hao)等優(you)點,用(yong)于制作高(gao)性能電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)和(he)高(gao)可靠(kao)精(jing)密電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)網絡。
3、超細水合二氧化釕粉(fen):有于生(sheng)產厚膜電阻漿(jiang)料(liao)或催化劑用的黑色或藍(lan)黑色超細粉(fen)未,其中釕的質量分(fen)數為(wei)60%~71%。粉(fen)未的平均(jun)粒度<1.0um,松(song)裝(zhuang)密度為(wei)0.5~0.9g/cm,振(zhen)實(shi)密度為(wei)1.0~1.4g/cm-3。
4、釕基厚膜電阻漿料:由二氧化釕粉、釕酸(suan)鹽、無機添加物(wu)和有機載(zai)體組成(cheng)的一種滿足于(yu)印制或涂敷(fu)的膏狀物(wu),用(yong)于(yu)厚膜混合(he)集(ji)成(cheng)電路、電阻網絡。釕電阻漿料的燒(shao)(shao)成(cheng)條(tiao)件為燒(shao)(shao)成(cheng)峰值溫度840~860℃,峰值溫度保溫時間(jian)8~10min,燒(shao)(shao)結(jie)周期(qi)30~60min。
5、釕是極(ji)好的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji):用(yong)(yong)于(yu)氫(qing)化(hua)(hua)、異構化(hua)(hua)、氧化(hua)(hua)和重整反(fan)應中。純(chun)金屬(shu)釕用(yong)(yong)途很少。它(ta)是鉑和鈀(ba)的(de)(de)有效(xiao)硬化(hua)(hua)劑(ji)。用(yong)(yong)它(ta)制造電(dian)接觸合(he)金,以及硬磨硬質(zhi)合(he)金等。2016年,諾貝爾化(hua)(hua)學獎獲得者、南(nan)加利福尼亞大學化(hua)(hua)學系教授喬治·歐(ou)拉率領團隊,首次采用(yong)(yong)基(ji)于(yu)金屬(shu)釕的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji),將從空氣(qi)中捕獲的(de)(de)二氧化(hua)(hua)碳直接轉化(hua)(hua)為甲醇燃(ran)料,轉化(hua)(hua)率高達79%。