Ruthenium
Ruthenium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ru und der Ordnungszahl 44. Es gehört zur Gruppe der Platinmetalle und steht im Periodensystem in der 8. Nebengruppe (früher Teil der 8. Hauptgruppe) oder Eisen-Platin-Gruppe.
Als Übergangsmetall zeigt Ruthenium typische Eigenschaften dieser Gruppe, wie variable Oxidationsstufen und die Fähigkeit zur Bildung von Komplexverbindungen. Ruthenium ist ein hartes, weißes Metall, das in reinem Zustand sehr spröde ist. Es ist eines der seltensten Elemente in der Erdkruste. Weitere Platinmetalle, die ähnliche Eigenschaften aufweisen, sind Osmium oder Iridium.
Wann wurde Ruthenium entdeckt?
Ruthenium wurde im Jahr 1844 von Karl Ernst Claus entdeckt. Claus war ein deutsch-russischer Chemiker. Er extrahierte Ruthenium aus Rückständen der Platingewinnung und isolierte es als Rutheniumchlorid, woraus er durch thermische Zersetzung reines Ruthenium gewann. Es wurde nach „Ruthenia“ benannt, dem lateinischen Namen für Russland bzw. die Ukraine.
Welche Eigenschaften besitzt Ruthenium?
Ruthenium, ein Mitglied der Platin-Gruppen-Metalle (PGM), besitzt eine Reihe von bemerkenswerten Eigenschaften:
Eigenschaft | Beschreibung |
---|---|
Kategorie | Platin-Gruppen-Metalle (PGM) |
Physikalischer Zustand | Feststoff |
Farbe | Weiß |
Härte | Hart |
Anlaufen | Läuft bei Raumtemperatur nicht an |
Dichte | Hoch |
Schmelzpunkt | 2310 °C |
Siedepunkt | 3900 °C |
Oxidation | Beginnt bei etwa 800°C an Luft zu oxidieren |
Säurebeständigkeit | Beständig gegen heiße und kalte Säuren, reagiert explosiv mit Kaliumchloratlösung |
Löslichkeit | Löst sich in Königswasser und Chlor, reagiert mit Salzsäure bei Sauerstoffzufuhr |
Reaktionsträgheit | Kann unter bestimmten Bedingungen eine erhebliche Reaktionsträgheit aufweisen |
Chemische Verbindungen | Bildet verschiedene Komplexverbindungen, darunter Rutheniumdioxid und Rutheniumtetroxid |
Wie giftig ist Ruthenium?
Ruthenium selbst, als reines Metall, ist nicht besonders toxisch, aber einige seiner Verbindungen können gefährlich sein. Die Toxizität von Ruthenium hängt stark von der Form und dem chemischen Zustand des Elements ab. Ruthenium hat mehrere Isotope, von denen einige stabil sind, während andere radioaktiv sind.
Einige Verbindungen von Ruthenium, insbesondere Rutheniumtetroxid (RuO4), sind hochgiftig und gefährlich. Rutheniumtetroxid ist ein starkes Oxidationsmittel und kann schwere Schäden an Haut, Augen und Atemwegen verursachen. Das Einatmen von Rutheniumverbindungen, speziell in Form von Staub oder Dämpfen, kann zu schweren Lungenproblemen führen. Chronische Exposition kann zu Schäden an den Atemwegen führen.
Der Kontakt mit Rutheniumverbindungen kann Reizungen und Verätzungen verursachen. Einige Studien deuten darauf hin, dass bestimmte Rutheniumverbindungen potenziell krebserregend sein könnten, obwohl die Datenlage hierzu nicht eindeutig ist. Einige Studien deuten darauf hin, dass bestimmte Rutheniumverbindungen potenziell krebserregend sein könnten, obwohl die Datenlage hierzu nicht eindeutig ist. Es ist auch korrosiv und kann organische Materialien zerstören.
Vorkommen: Wo findet man Ruthenium?
Ruthenium ist ein relativ seltenes chemisches Element und kommt in der Erdkruste in vergleichsweise geringen Mengen vor. Es wird hauptsächlich als Nebenprodukt bei der Gewinnung anderer Edelmetalle wie Platin, Nickel und Kupfer gefunden. Die primären Quellen für Ruthenium sind daher die Lagerstätten, in denen diese Metalle abgebaut werden. Ruthenium tritt in der Natur in einigen spezifischen Mineralien auf, wie zum Beispiel im Laurit (eine Ruthenium-Schwefel-Verbindung).
Ruthenium wird normalerweise in Platinerzen als Begleitelement gefunden. Es ist häufig Bestandteil von Mineralien, die auch Platin enthalten. Die größten Vorkommen von Ruthenium sind in Regionen, die reich an Platinmetallen sind, wie beispielsweise in Teilen Russlands, Südafrikas, Nordamerikas und einigen anderen Ländern mit platinhaltigen Lagerstätten.
Eine wichtige Quelle für Ruthenium ist der Anodenschlamm, der bei der Nickelproduktion anfällt. Aus diesem Schlamm werden neben verschiedenen Platinmetallen auch Ruthenium und andere seltene Metalle extrahiert. Trotz seiner relativen Seltenheit ist Ruthenium aufgrund seiner Verteilung und der Methoden zur Gewinnung aus anderen Metallverarbeitungsprozessen zugänglich.
Wie wertvoll ist Ruthenium?
Die Bewertung von Ruthenium, wie bei jedem Edelmetall, hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich Marktnachfrage, Angebot, industrieller Nutzung und globalen wirtschaftlichen Bedingungen.
Der Preis von Ruthenium kann erheblich schwanken. Es ist im Allgemeinen weniger wertvoll als Platin oder Palladium, aber teurer als Metalle wie Kupfer oder Zink. Ruthenium wird in mehreren Schlüsselindustrien verwendet, darunter die Chemie-, Elektronik- und Automobilindustrie. Die Nachfrage in diesen Sektoren kann den Preis beeinflussen.
Als eines der Platinmetalle ist Ruthenium relativ selten, was seinen Wert im Vergleich zu häufigeren Metallen erhöht. Der Markt für Ruthenium ist kleiner und weniger liquide als für andere Edelmetalle, was zu größerer Preisvolatilität führen kann. Fortschritte in Technologien, die Ruthenium verwenden, können die Nachfrage und damit den Wert beeinflussen.
Verwendung: Wofür braucht man Ruthenium?
Ruthenium findet in verschiedenen Industrien und Anwendungsbereichen Einsatz, was seine Vielseitigkeit als Metall der Platin-Gruppen-Metalle (PGM) unterstreicht. Der Handelsmarkt für Ruthenium ist klein und für normale Anleger fast unzugänglich. Der Bedarf und damit der Preis für Ruthenium sind rückläufig. Im Gegensatz zu Gold oder Silber gibt es keine Münzen oder Schmuck aus Ruthenium, was es weniger attraktiv für Anleger macht.
Hier sind einige der Hauptindustrien und Anwendungen:
Industrie/Sektor | Verwendung von Ruthenium |
---|---|
Chemische Industrie | Katalysatoren für chemische Reaktionen |
Elektronikindustrie | Elektrische Kontakte, Dickschichtwiderstände |
Schmuckindustrie | Legierungen für Schmuckstücke |
Glasindustrie | Schmelztiegel und Werkzeuge für Spezialgläser |
Automobilindustrie | Zündkerzen und andere Autoteile |
Energieerzeugung | Brennstoffzellen und Solarzellen |
Medizinische Anwendungen | Strahlentherapiegeräte, medizinische Instrumente |
Luft- und Raumfahrt | Hochtemperaturlegierungen für Turbinen und andere Flugzeugteile |
Veredelung von Münzen | dunkles und metallisch glänzendes Aussehen, Kratzfestigkeit und Langlebigkeit, Korrosionsbeständigkeit |
Welche Ruthenium-Legierungen gibt es?
Rutheniumlegierungen werden aus mehreren Gründen in verschiedenen Anwendungen genutzt. Einige Beispiele für Ruthenium Legierungen finden sich in der unter angefügten Tabelle:
Legierung | Bestandteile | Anwendungsbereiche |
---|---|---|
Ruthenium-Iridium | Ruthenium, Iridium | Elektrodenmaterial, insbesondere in Zündkerzen |
Ruthenium-Rhodium | Ruthenium, Rhodium | Elektrodenmaterial, Zündkerzen, verbesserte Oxidationsbeständigkeit |
Platin-Ruthenium | Platin, Ruthenium | Schalen zum Schmelzen von Spezialgläsern, Spinndüsen für Chemiefasern |
Ruthenium-Gold | Ruthenium, Gold | Möglicherweise in speziellen Anwendungen |
Ruthenium-Rhodium-Iridium | Ruthenium, Rhodium, Iridium | Verbesserte Funkenerosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit |
Rutheniumlegierungen zeigen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Korrosion und Oxidation. Dies macht sie ideal für den Einsatz in aggressiven chemischen Umgebungen oder bei hohen Temperaturen, wie sie in der chemischen Industrie oder in der Luft- und Raumfahrt vorkommen. Ruthenium ist ein effektiver Katalysator in chemischen Reaktionen. Es wird in der chemischen Industrie für Prozesse wie die Ammoniakoxidation oder die Wasserstoffherstellung verwendet.
Ruthenium kann die Härte und Verschleißfestigkeit anderer Metalle verbessern. Dies ist besonders nützlich in Anwendungen, die eine hohe Haltbarkeit erfordern, wie in der Schmuckherstellung oder in industriellen Werkzeugen.
Rutheniumlegierungen werden in der Elektronikindustrie eingesetzt, da sie gute elektrische Leitfähigkeit bieten und in einigen Fällen auch zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften beitragen. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften werden Rutheniumlegierungen in spezialisierten Anwendungen wie in Brennstoffzellen, in der Halbleiterindustrie und in der Herstellung von Festplatten verwendet. Einige Rutheniumlegierungen werden aufgrund ihrer Biokompatibilität in medizinischen Geräten und Implantaten eingesetzt.
Vorteile von Ruthenium
- Seltenheit: Als eines der Platinmetalle ist Ruthenium relativ selten, was es potenziell wertvoller macht, insbesondere wenn die Nachfrage in Schlüsselindustrien steigt.
- Industrielle Nachfrage: Ruthenium wird in einer Vielzahl von Industrien verwendet, darunter die Elektronik-, Chemie- und Automobilindustrie. Diese breite und wachsende Anwendungsbasis kann zu einer stabilen oder steigenden Nachfrage führen, was sich positiv auf den Preis auswirken kann.
- Potenzial für technologische Entwicklungen: Da Ruthenium in einigen Hightech-Anwendungen verwendet wird, könnten zukünftige technologische Durchbrüche die Nachfrage und damit den Wert von Ruthenium erhöhen.
- Hedge gegen Inflation und Währungsrisiken: Wie andere Edelmetalle kann Ruthenium als Absicherung gegen Inflation und Währungsrisiken dienen.
Nachteile von Ruthenium
- Preisvolatilität: Ruthenium kann erheblichen Preisschwankungen unterliegen, die durch industrielle Nachfrage, Angebotsschwankungen und spekulative Aktivitäten beeinflusst werden. Diese Volatilität kann das Risiko für Anleger erhöhen.
- Geringere Bekanntheit und Verständnis: Ruthenium ist weniger bekannt als andere Edelmetalle, was zu einem geringeren Verständnis und Interesse bei vielen Anlegern führt.
- Regulatorische und Umweltaspekte: Die Gewinnung und Verarbeitung von Ruthenium kann regulatorischen Änderungen unterliegen, insbesondere im Hinblick auf Umwelt- und Sicherheitsstandards, die sich auf die Verfügbarkeit und die Kosten auswirken können.
- Speicherung und Sicherheit: Physisches Ruthenium zu lagern kann Herausforderungen mit sich bringen, einschließlich Sicherheitsbedenken und Lagerkosten.