釕(liao)的發(fa)(fa)現過(guo)程(cheng):釕(liao)是鉑(bo)(bo)(bo)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)中在地殼中含量最少的一(yi)個(ge)(ge),也是鉑(bo)(bo)(bo)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)中最后被(bei)發(fa)(fa)現的一(yi)個(ge)(ge)。它(ta)在鉑(bo)(bo)(bo)被(bei)發(fa)(fa)現100多年后,比(bi)其余鉑(bo)(bo)(bo)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)晚40年才被(bei)發(fa)(fa)現。不過(guo),它(ta)的名字早(zao)在1828年就(jiu)被(bei)提出來了(le)。當時俄(e)國人在烏(wu)拉爾發(fa)(fa)現了(le)鉑(bo)(bo)(bo)的礦藏,塔爾圖大學(xue)化(hua)學(xue)教授奧桑首先研究(jiu)了(le)它(ta),認為其中除了(le)鉑(bo)(bo)(bo)外,還有三個(ge)(ge)新(xin)元(yuan)素(su)。奧桑把他分離出的新(xin)元(yuan)素(su)樣品寄給了(le)貝(bei)齊(qi)里(li)烏(wu)斯,貝(bei)齊(qi)里(li)烏(wu)斯認為其中只有pluranium一(yi)個(ge)(ge)是新(xin)金屬元(yuan)素(su),其余的分別是硅石和(he)鈦、鋯以及(ji)銥的氧化(hua)物的混合物。
1844年,喀山大學(xue)化學(xue)教授(shou)克勞斯重新研(yan)究了奧(ao)桑的(de)分析工作,肯定(ding)了鉑(bo)礦在(zai)殘渣中確實有一(yi)種新金屬存在(zai),就用(yong)奧(ao)桑為紀念(nian)他的(de)祖國(guo)俄(e)羅斯而(er)命名的(de)ruthenium命名它,元素符號定(ding)為Ru。我們譯成釕。
克勞斯(si)取得新(xin)金屬釕后,也將樣品寄(ji)給(gei)貝(bei)齊(qi)里(li)(li)烏(wu)(wu)斯(si),請求指教。貝(bei)齊(qi)里(li)(li)烏(wu)(wu)斯(si)認(ren)為它是(shi)不(bu)純的銥。可是(shi)克勞斯(si)和奧桑不(bu)同,沒有(you)理睬貝(bei)齊(qi)里(li)(li)烏(wu)(wu)斯(si)的意(yi)見,敢(gan)于向權(quan)威挑戰,繼續進(jin)行(xing)自己的研究,并且將每次制得的樣品連同詳細的說明逐一(yi)寄(ji)給(gei)貝(bei)齊(qi)里(li)(li)烏(wu)(wu)斯(si)。最后事實迫使貝(bei)齊(qi)里(li)(li)烏(wu)(wu)斯(si)在(zai)1845年發表(biao)文(wen)章,承認(ren)釕是(shi)一(yi)個新(xin)元素(su)。在(zai)俄羅斯(si),由科學院的幾位院士們組(zu)成(cheng)一(yi)個專(zhuan)門委員會(hui),審查克勞斯(si)得到的結果,確認(ren)了他的發現。
由上可(ke)(ke)(ke)見,釕的(de)用(yong)途(tu)多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣,當然作為稀有(you)金屬(shu)之一,它也是(shi)工(gong)業用(yong)必(bi)不可(ke)(ke)(ke)少的(de)金屬(shu)元(yuan)素之一,釕是(shi)一種硬而脆呈淺灰色的(de)多(duo)(duo)價稀有(you)金屬(shu)元(yuan)素,是(shi)鉑族金屬(shu)中的(de)一員。所(suo)以釕是(shi)工(gong)業用(yong)的(de)貴重金屬(shu)元(yuan)素,也是(shi)不可(ke)(ke)(ke)或缺的(de)金屬(shu)元(yuan)素之一。
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,美國和加(jia)拿(na)(na)大(da),根據資料2012年世界鉑族(zu)金(jin)屬總儲(chu)量(liang)約為66000t。進行商業(ye)采掘的鉑族(zu)金(jin)屬礦(kuang)(kuang)主(zhu)要(yao)有南非的布(bu)什維爾德雜巖中(zhong)麥倫斯基礦(kuang)(kuang)(Merensky Reef)和UG2鉻鐵礦(kuang)(kuang)層、俄羅斯的諾(nuo)里爾斯克礦(kuang)(kuang)(Norilsk)、美國的斯蒂爾沃特礦(kuang)(kuang)(Stillwater)、加(jia)拿(na)(na)大(da)的薩(sa)德伯里礦(kuang)(kuang)(Sudbury)和津巴(ba)布(bu)韋(wei)的大(da)巖墻(qiang)礦(kuang)(kuang)(Great Dyke)。主(zhu)要(yao)鉑族(zu)金(jin)屬礦(kuang)(kuang)中(zhong),釕的含量(liang)比鉑(bo)低(di)很多,南(nan)非(fei)(fei)的(de)(de)Platreef礦(kuang)中(zhong),鉑(bo):釕(liao)為(wei)10:1;南(nan)非(fei)(fei)的(de)(de)Merensky Reef 礦(kuang)和UG2鉻鐵礦(kuang)中(zhong),鉑(bo):釕(liao)為(wei)7:1;美(mei)國的(de)(de)Stillwater礦(kuang)中(zhong),鉑(bo):釕(liao)為(wei)4.7:1。南(nan)非(fei)(fei)的(de)(de)布(bu)什維爾德雜巖體礦(kuang)中(zhong)鉑(bo)族(zu)金屬(shu)品(pin)位(wei)為(wei)3.1~17.1g/t,俄羅斯(si)(si)的(de)(de)諾里爾斯(si)(si)克礦(kuang)中(zhong)鉑(bo)族(zu)金屬(shu)平均(jun)品(pin)位(wei)為(wei)8.91g/t,美(mei)國的(de)(de)斯(si)(si)蒂爾沃(wo)特雜巖礦(kuang)體中(zhong)鉑(bo)族(zu)金屬(shu)平均(jun)品(pin)位(wei)為(wei)25g/t。
硬質(zhi)的白色金(jin)屬,密度12.30克(ke)/厘(li)米3。熔點(dian)2310℃,沸點(dian)3900℃。化合價2、3、4和(he)8。第(di)一電離能7.37電子伏(fu)特。
元素名稱:釕
元素符號:Ru
元素英文名稱:ruthenium
元素類型:金(jin)屬元素
原子體積:(立方厘米/摩爾)8.3
元素在太陽中的含(han)量:(ppm)
0.005
地殼中含量:(ppm)
0.001
相對(dui)原子質量: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(shu)族數:VIII
電(dian)子層(ceng)排(pai)布:2-8-18-15-1
核電荷數:44
電子層(ceng):K-L-M-N-O
外圍(wei)電子層排(pai)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(jing)體結構:晶(jing)胞(bao)為六(liu)方晶(jing)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(sheng)音在(zai)其中的傳播(bo)速率:(m/S)
5970
常見(jian)化合價:+2,+3,+4,+8
單質:
單質化學符號:Ru
顏色和狀態:
密(mi)度:12.2g/cm^3
熔點:2523K
沸點:4423K
發現(xian)人:克勞斯(si) 發現(xian)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 8族, 5, d
密(mi)度、硬(ying)度 12370 kg/m3、6.5
顏色(se)(se)和外表 銀(yin)白色(se)(se)金屬
地殼(ke)含量 無數據
原子屬性:
原子(zi)量 101.07 原子(zi)量單位
原(yuan)子半徑(計算值) 130(178)pm
共價半徑 126 pm范(fan)德華(hua)半徑 無(wu)數據
價(jia)電子排布 [氪]4d75s1
電子在每能級的排布 2,8,18,15,1
氧化價(jia)(氧化物) 2,3,4,6,8(弱(ruo)酸性)
晶(jing)體結構 六角形(xing)
物理屬性:
物(wu)質(zhi)狀態 固態,磁性(xing)
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(hua)熱 595 kJ/mol
熔(rong)化熱 24 kJ/mol
蒸(zheng)氣(qi)壓(ya) 1.4 帕(2523K)
聲(sheng)速 5970 m/s(293.15K)
其他性質:
電負(fu)性 2.2(鮑林標度(du))
比熱(re) 238 J/(kg?K)
電導(dao)率 13.7×106/(米(mi)歐姆)
熱導(dao)率 117 W/(m?K)
第一電離能 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(wei)素 豐度(du)半衰(shuai)期衰(shuai)變(bian)(bian)模式(shi) 衰(shuai)變(bian)(bian)能量
MeV 衰變產(chan)物
96Ru 5.52 % 穩(wen)定
98Ru 1.88 % 穩定
99Ru 12.7 % 穩定
100Ru 12.6 % 穩定
101Ru 17.0 % 穩定
102Ru 31.6 % 穩定
104Ru 18.7 % 穩定
106Ru 人造 373.59天(tian) β衰變(bian) 0.039 106Rh
在(zai)沒有特別注明(ming)的情況下使用(yong)的是(shi),國際標準基(ji)準單(dan)(dan)位單(dan)(dan)位和標準氣溫和氣壓(ya),釕是(shi)一(yi)種化學(xue)元素,它的化學(xue)符號是(shi)Ru,它的原(yuan)子(zi)序數是(shi)44。它的拼音名稱是(shi)俄羅斯(si)的意思。釕是(shi)銀白色的過渡金屬。釕可(ke)在(zai)鉑礦中發現,亦在(zai)一(yi)些鉑合(he)金中用(yong)作催化劑。
硬(ying)質(zhi)的白色(se)金(jin)(jin)屬,密度(du)12.30克/厘米3。熔(rong)點2310℃,沸點3900℃。化(hua)合(he)價(jia)2、3、4和(he)8。第一電離能(neng)7.37電子伏特。化(hua)學性(xing)質(zhi)很穩定。在(zai)溫度(du)達100℃時,對(dui)普通的酸(suan)包括王水在(zai)內均有(you)抗御(yu)力(li),對(dui)氫氟酸(suan)和(he)磷(lin)酸(suan)也有(you)抗御(yu)力(li)。在(zai)室溫時,氯(lv)水、溴水和(he)醇(chun)中的碘能(neng)輕微地腐蝕釕。對(dui)很多熔(rong)融(rong)金(jin)(jin)屬包括鉛、鋰、鉀(jia)、鈉、銅、銀和(he)金(jin)(jin)有(you)抗御(yu)力(li)。與熔(rong)融(rong)的堿性(xing)氫氧(yang)化(hua)物、碳酸(suan)鹽和(he)氰化(hua)物起作用。
釕的(de)主要化合物及(ji)其性質如下:
三氯化釕(水合物)
中文名(ming):三氯化(hua)釕(水合物)
分子(zi)式:RuCl3·3H2O
分子量:255.60
CAS號:14898-67-0
性狀(zhuang):褐黑色結晶(jing)
用途(tu):用作(zuo)干燥(zao)劑(ji)、吸(xi)附劑(ji)、催(cui)化劑(ji)載體
碘化釕
中文名:碘化釕
分子式:I3Ru
分子量:481.78
CAS號:13896-65-6
性狀:黑色粉末
醋酸釕
中文名:醋酸釕
分(fen)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(fen)子量(liang):231.26
CAS號:1287-13-4
性狀(zhuang):淺黃色晶體
氧化釕
中文名:氧化釕
分子式(shi):RuO2.nH2O
分子量:133.07
CAS號:32740-79-7
性狀:藍黑色(se)晶體、密度g/cm3(25℃
用(yong)途:化(hua)工催(cui)化(hua)劑,是制(zhi)作(zuo)電阻(zu)和電容器(qi)的重要原料,也是制(zhi)備RuO4的原料。
氯釕酸鉀
中文名(ming):氯釕(liao)酸鉀
分子式(shi):K2RuCl5·nH2O
分子量:356.53
CAS號:14404-33-02
性狀:棕(zong)色(se)結晶(jing)粉末
羰基氯化釕
中文名:羰(tang)基氯化釕
分子式:C6Cl4O6Ru2
分子量:512.01
CAS號:22941-53-3
性(xing)狀(zhuang):淺黃色(se)結晶
三氯化釕
中文(wen)名:三氯化釕(liao)
分(fen)子式:Cl3Ru
分子量:207.43
CAS號:10049-08-8
性狀:α型(xing)(xing):黑色(se)固(gu)體,不溶(rong)于(yu)水和乙醇。β型(xing)(xing):棕色(se)固(gu)體,相(xiang)對密度3.11,高于(yu)500℃分解(jie)
用(yong)途:能與(yu)許(xu)多試劑反(fan)應生成多種絡(luo)合物(wu),是制(zhi)備(bei)許(xu)多釕絡(luo)合物(wu)的起始(shi)物(wu),還(huan)是許(xu)多有機物(wu)的聚合、異(yi)構化(hua)、加氫等反(fan)應的催化(hua)劑
四(si)羰基二氯化二釕
中(zhong)文名:四羰基二氯化二釕
分(fen)子式:CH2Cl3ORu
分子量:239.29
CAS號:14523-22-9
性狀:橘紅色結晶。溶于正己烷、苯。固態(tai)在空氣中(zhong)穩定,與水(shui)接觸(chu)分解
用途:用作十(shi)六羰(tang)基六銠(lao)和(he)乙(yi)酰丙酮二羰(tang)基銠(lao)的(de)原料(liao)
釕(liao)(liao)的(de)用途主要由(you)釕(liao)(liao)的(de)物(wu)理化(hua)學性質決定,釕(liao)(liao)是硬質的(de)白色金屬,密度12.30克/厘米(mi)3。熔點2310℃,沸點3900℃。化(hua)合(he)價2、3、4和8。第一電(dian)離(li)能(neng)7.37電(dian)子伏(fu)特。化(hua)學性質很穩(wen)定。在(zai)(zai)溫(wen)度達100℃時(shi),對各(ge)種酸(suan)(suan)(suan)包括(kuo)王水在(zai)(zai)內均有抗御力,對氫(qing)氟酸(suan)(suan)(suan)和磷酸(suan)(suan)(suan)也有抗御力。釕(liao)(liao)在(zai)(zai)室溫(wen)時(shi),氯(lv)水、溴水和醇(chun)中的(de)碘(dian)能(neng)輕微(wei)地腐蝕釕(liao)(liao)。對很多熔融金屬包括(kuo)鉛(qian)、鋰、鉀、鈉(na)、銅、銀(yin)和金有抗御力。與(yu)熔融的(de)堿性氫(qing)氧化(hua)物(wu)、碳(tan)酸(suan)(suan)(suan)鹽和氰(qing)化(hua)物(wu)起作用。釕(liao)(liao)的(de)元素來源(yuan):由(you)鉑金屬的(de)自(zi)然合(he)金中提取。
1、銠(lao)釕合金(jin):以銠(lao)為基含釕的(de)(de)二(er)元合金(jin)。釕在銠(lao)中(zhong)的(de)(de)最大溶解度>20%,RhRu10合金(jin)的(de)(de)鑄(zhu)態(tai)維氏硬度為1344。銠(lao)釕合金(jin)用高(gao)頻感應加熱(re)爐氬氣保護熔煉,鑄(zhu)錠(ding)經熱(re)軋(ya)和(he)少量的(de)(de)冷加工成材,常用做催化劑。
2、釕系電阻(zu)漿(jiang)料(liao):電導電材料(liao)(二氧化釕、釕酸鉍、釕酸鉛等)玻璃(li)粘(zhan)結劑、有機載體等組成的使用最廣泛的一種電阻(zu)漿(jiang)料(liao),具有阻(zu)值范(fan)圍寬、電阻(zu)溫度系數低、阻(zu)值重現性好(hao)、環(huan)境穩定(ding)的性好(hao)等優點,用于制(zhi)作高性能電阻(zu)和高可靠(kao)精密電阻(zu)網(wang)絡。
3、超細水(shui)合二氧(yang)化(hua)釕粉:有于(yu)生產厚膜電阻漿料或催(cui)化(hua)劑(ji)用(yong)的黑(hei)色(se)或藍黑(hei)色(se)超細粉未(wei),其中釕的質量分數為(wei)60%~71%。粉未(wei)的平(ping)均(jun)粒度<1.0um,松裝密(mi)度為(wei)0.5~0.9g/cm,振實(shi)密(mi)度為(wei)1.0~1.4g/cm-3。
4、釕(liao)基(ji)厚膜電(dian)(dian)阻漿(jiang)料(liao):由二(er)氧(yang)化(hua)釕(liao)粉、釕(liao)酸鹽、無機(ji)添加物和有(you)機(ji)載(zai)體組成的(de)一種(zhong)滿足于印制(zhi)或涂敷的(de)膏(gao)狀物,用于厚膜混合集成電(dian)(dian)路、電(dian)(dian)阻網(wang)絡。釕(liao)電(dian)(dian)阻漿(jiang)料(liao)的(de)燒(shao)(shao)成條件為燒(shao)(shao)成峰值(zhi)溫度840~860℃,峰值(zhi)溫度保溫時(shi)間8~10min,燒(shao)(shao)結周(zhou)期(qi)30~60min。
5、釕是極好的(de)催化(hua)劑(ji):用(yong)于氫化(hua)、異構化(hua)、氧化(hua)和重(zhong)整反應(ying)中。純金屬(shu)釕用(yong)途很少(shao)。它是鉑和鈀的(de)有效硬(ying)化(hua)劑(ji)。用(yong)它制造電接觸合金,以及硬(ying)磨硬(ying)質合金等。2016年,諾貝爾化(hua)學(xue)(xue)獎獲(huo)得者、南(nan)加(jia)利福尼亞大學(xue)(xue)化(hua)學(xue)(xue)系教授喬治·歐拉率(lv)領團隊,首(shou)次采(cai)用(yong)基于金屬(shu)釕的(de)催化(hua)劑(ji),將從空氣中捕獲(huo)的(de)二氧化(hua)碳直接轉(zhuan)化(hua)為甲醇燃料(liao),轉(zhuan)化(hua)率(lv)高達(da)79%。