Ruthenium: der russische Metall, der den Namen Russland trägt

In der Periodischen Tabelle von D.I. Mendelejew gibt es ein Element mit der Atomzahl 44, das den klangvollen Namen Ruthenium trägt. Es ist nicht nur ein Metall der Platinengruppe, sondern auch der einzige chemische Element, der nach Russland benannt wurde (Ruthenia — das lateinische Wort für Russland). Es wurde 1844 von Professor Karl Karlovich Klaus von der Universität Kasan entdeckt und seitdem fest in der Geschichte der Wissenschaft und Technologie verankert. Heute ist Ruthenium einer der härtesten, härtesten und korrosionsbeständigsten Materialien und unersetzlich in der Elektronik, der Katalyse und sogar in der Raumfahrtindustrie.

Warum erhielt das Element den Namen «Ruthenium»?

Der Name des Elements leitet sich vom lateinischen Wort Ruthenia ab, was «Russland» oder «Russland» bedeutet. Karl Klaus, der Entdecker von Ruthenium, betonte, dass er den Namen zu Ehren seines Heimatlandes gibt. Dies war ein Akt des Patrioten deutscher Herkunft, der sein Leben mit Russland verband und ihren Namen in der Periodischen Tabelle für immer verewigen wollte.

Warum hat es so eine Ordnungsnummer?

Die Ordnungsnummer des Elements in der Tabelle von Mendelejew (44) wird durch die Anzahl der Protonen im Kern seines Atomkerns bestimmt. Diese Nummer identifiziert Ruthenium eindeutig als chemisches Element. In der Periodischen Tabelle ist es in der VIIIB-Gruppe, im 5. Perioden, und gehört zur sogenannten Triade Ruthenium-Rhodium-Palladium — eine Gruppe von Metallen, die ähnliche chemische Eigenschaften haben. Mendelejew hatte die Existenz dieses Elements vorhergesagt und für ihn eine leere Zelle gelassen, aber die physische Entdeckung fand früher statt, als der große Chemiker seinen Gesetz formulierte.

Entdeckungsgeschichte: der Apotheker aus Kasan

Karl Karlovich Klaus wurde 1796 in Dorpat (heute Tartu) in einer Familie von Malern geboren. Schon in jungen Jahren, nach dem frühen Tod seiner Eltern, begann er, in einer Apotheke zu arbeiten und konnte, ohne gymnasiales Bildungsniveau, den Apotheker-Examen bestehen. Später gründete er seine eigene Apotheke in Kasan, aber seine wahre Leidenschaft war die Wissenschaft. Er nahm an einer botanischen Expedition durch die Wolgaster Steppen teil und begann im Alter von 40 Jahren seine Karriere an der Universität Kasan, wo er bald die chemische Laboratorium leitete.

1841 begann Klaus, auf Befehl des Finanzministeriums, die Reste der ukrainischen Platinschwarze zu untersuchen, die sich auf dem Petersburger Münzamt angesammelt hatten. Sein Ziel war es, effizientere Methoden zur Extraktion der wertvollen Platine zu finden. Im Verlauf mühsamer und gefährlicher Experimente (Verbindungen von Ruthenium sind extrem giftig) fand Klaus das Vorhandensein eines bis dahin unbekannten Elements.

Während eines der Experimente erlitt Karl Klaus, der es gewohnt war, die gewonnenen Substanzen zu probieren, einen schweren Verbrennungsschlag im Mundraum durch eine Verbindung von Ruthenium. Zum Glück hinderte dies ihn nicht, das Studium bis zum Ende durchzuführen.

1844 extrahierte er 6 Gramm reines Ruthenium, untersuchte seine chemischen Eigenschaften im Detail und bestimmte die Atommasse. Allerdings wurde die Entdeckung von der wissenschaftlichen Gemeinschaft, insbesondere vom angesehenen schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius, mit Misstrauen aufgenommen. Erst nachdem Berzelius selbst die Ergebnisse von Klaus überprüft und ihre Richtigkeit bestätigt hatte, wurde Ruthenium offiziell als neuer Element anerkannt.

Einzigartigkeit von Ruthenium: Eigenschaften und Merkmale

Ruthenium ist ein glänzendes silbernes Metall mit sehr hoher Härte und Brüchigkeit. Es ist außergewöhnlich schmelzbar: seine Schmelztemperatur beträgt 2250°C, und seine Siedetemperatur beträgt etwa 4900°C. Es ist einer der dichtesten Elemente (12,45 g/cm³).

Chemische Inertheit. Das kompakte Ruthenium wird auch bei Erwärmung auf 930°C nicht auf der Luft oxidiert und reagiert nicht mit starken Säuren und Basen. Das macht es zu einem echten Aristokraten unter den Metallen.

Agressiver Oxid. Die Hauptmarke von Ruthenium ist sein höheres Oxid RuO₄. Dieses goldgelbe flüchtige Gas schmilzt bereits bei +25,5°C und kocht bei +27°C. Es hat so starke Oxidations Eigenschaften, dass es organische Substanzen, wie z.B. Alkohol, entzünden kann.

Katalytische Aktivität. Ruthenium ist ein hervorragender Katalysator für die Hydrogeneration und Dehydrogeration organischer Verbindungen.

Bewerbung in der Industrie und in der modernen Wissenschaft

Die einzigartigen Eigenschaften von Ruthenium machen es in den höchst technologischen Branchen unverzichtbar.

Elektrizitäts- und Instrumentenbau. Eine Legierung von Ruthenium mit Platine und Palladium wird zur Herstellung widerstandsfähiger elektrischer Kontakte in Messinstrumenten verwendet. Die Zugabe von Ruthenium erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Titan erheblich, was im chemischen Maschinenbau sehr gefragt ist.

Katalysatoren. Ruthenium ist ein Schlüsselbestandteil von Katalysatoren in der chemischen Industrie. Besonders in den letzten Jahren hat er als einer der effizientesten Katalysatoren für die Hydrierungsreaktion Aufmerksamkeit erregt — einem Prozess, der für die Herstellung von "grünem" Wasserstoff und die Verwertung von Biomasse wichtig ist.

Raumfahrtindustrie. Die hohe Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Ruthenium machen es in der Raumfahrtindustrie sehr gefragt. Zum Beispiel werden Legierungen mit Ruthenium in den Wasserreinigungssystemen auf orbitalen Stationen verwendet.

Supraleitfähigkeit. Legierungen von Ruthenium mit Lanthan, Cer, Scandium und Yttrium haben einzigartige Supraleitfähigkeiten.

Schmuck. Ruthenium wird oft zur galvanischen Veredelung von Juwelierwaren aus Weissgold und Platin verwendet. Es verleiht ihnen einen besonderen Glanz und schützt sie vor Kratzern.

Aussichten und Zukunft des Elements

Die Zukunft von Ruthenium ist eng mit der Entwicklung der Technologien der "grünen" Energie, des Weltraums und der Katalyse verbunden. Mit dem wachsenden Bedarf an der Wasserstoffökonomie bleibt Ruthenium einer der effizientesten Katalysatoren für die Elektrolyse von Wasser und die Hydrierung organischer Substanzen. Wissenschaftler untersuchen auch seine Anwendung in der Herstellung neuer hochfester Materialien, hochtemperaturfähiger Supraleiter und vielversprechender Legierungen für extreme Betriebsbedingungen.