Rutênio

Rutênio, ₄₄Ru

Cristal de rutênio de alta pureza, de largura 30 mm e peso 1,45 g
Aparência
branco grisáceo
Rutênio na tabela periódica
Tecnécio ← Rutênio → Ródio
Fe     44 Ru                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Ru ↓ Os
Número atómico (Z)	44
Série	Metal de transição
Grupo	8 (8B)
Período	5
Bloco	d
Propriedades atómicas
Eletronegatividade (Pauling)	2,2
Massa atómica	101,07 u
Raio atómico (calculado)	134 pm
Raio covalente	146±7 pm
Configuração electrónica	[Kr] 4d7 5s1
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 18, 15, 1 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	8, 7, 6, 4, 3, 2, 1, -2 (óxido meio ácido)
Propriedades físicas
Estado em CPTP	sólido
Ponto de fusão	2607 K
Ponto de ebulição	4423 K
Densidade, dureza	12370 kg/m3, 6,5
Entalpia de fusão	24 kJ/mol
Entalpia de vaporização	595 kJ/mol
Pressão de vapor	1 Pa a 2588 K
Outras propriedades
Estrutura cristalina	hexagonal
Calor específico	238 J/(kg·K)
Condutividade térmica	117 W/(m·K)
Velocidade do som	5970 m/s a 20 °C
Número CAS	7440-18-8
1.º Potencial de ionização	710,2 kJ/mol
2.º Potencial de ionização	1620 kJ/mol
3.º Potencial de ionização	2747 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 96Ru 5,52% estável com 52 neutrões 97Ru sintético 2,9 d ε γ - 0,215 0,324 97Tc - 98Ru 1,88% estável com 54 neutrões 99Ru 12,7% estável com 55 neutrões 100Ru 12,6% estável com 56 neutrões 101Ru 17% estável com 57 neutrões 102Ru 31,6% estável com 58 neutrões 103Ru sintético 39,26 d β− γ 0,226 0,497 103Rh - 104Ru 18,7% estável com 60 neutrões 106Ru sintético 373,59 d β− 3,54 106Rh
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O ruténio^PE ou rutênio^PB (latim Ruthenia, em homenagem à Rutênia, o estado eslavo da Idade Média) é um elemento químico de símbolo Ru de número atômico 44 (44 prótons e 44 elétrons) e de massa atómica igual a 101 u.m.a. À temperatura ambiente, o rutênio encontra-se no estado sólido. É um elemento do grupo do ferro (8 ou, anteriormente, 8B) da classificação periódica dos elementos. É um metal de transição, pouco abundante, encontrado normalmente em minas de platina. É empregado como catalisador e em ligas metálicas de alta resistência com platina ou paládio. O rutênio foi descoberto por Karl Ernst Claus em 1844.

Características principais

É um metal branco, duro e frágil que apresenta quatro formas cristalinas diferentes. Se dissolve em bases fundidas e não é atacado por ácidos a temperatura ambiente. A altas temperaturas reage com os halogênios e com hidróxidos. Pode-se aumentar a dureza do paládio e da platina com pequenas quantidades de rutênio. Igualmente, a adição de pequenas quantidades aumenta a resistência a corrosão do titânio de forma importante. Se tem obtido uma liga de rutênio e molibdênio supercondutora a 10,6 K.

Os estados de oxidação mais comuns são +2, +3 e +4. Existem compostos nos quais apresenta estado de oxidação desde 0 até +8, e também -2. O tetraóxido de rutênio, RuO₄ (estado de oxidação +8), é muito oxidante, mais que o análogo ósmio, e se decompõem violentamente a altas temperaturas.

Aplicações

• Devido a sua grande capacidade para endurecer o paládio e a platina, é empregado em ligas com estes metais, utilizados em contatos elétricos de alta resistência ao desgaste.
• É incorporado ao titânio como elemento de liga para aumentar a resistência a corrosão. Cerca de 1% inibe a corrosão em aproximadamente cem vezes.
• Igual aos outros elementos do grupo da platina pode ser empregado como catalisador em diferentes processos. O sulfeto de hidrogênio , H₂S, pode se decompor pela luz empregando óxido de rutênio em uma suspensão aquosa de partículas de CdS. O processo é útil na eliminação de H₂S nas refinarias de petróleo e de outros processos industriais.
• Recentemente, se tem verificado que alguns compostos organometálicos de rutênio tem atividade antitumoral.

História

O rutênio foi descoberto por Karl Klaus em 1844 que observou que o óxido de rutênio continha um novo metal, obtendo 6 gramas de rutênio da parte da platina que é insolúvel na água régia.Jöns Berzelius e Gottfried Osann quase o descobriram em 1827. Examinaram os resíduos derivados da dissolução de uma amostra de platina procedente dos Urais com água régia. Osann pensou que havia encontrado três novos metais, dando-lhes nomes, sendo um deles o rutênio.

É possível que o químico polaco Jedrzej Sniadecki tenha isolado este elemento em 1807, porém este feito não foi confirmado e ele retirou seu pedido. Sniadecki havia chamado esse elemento de vestium.

Abundância e obtenção

É encontrado em poucos minerais e não são comerciais. É encontrado na laurita, RuS₂, e em pequenas quantidades na pentlandita, (Fe, Ni)₉S₈. Este elemento geralmente é encontrado junto com outros elementos do grupo de platina, nos Montes Urais e na América, formando ligas metálicas.

Os elementos do grupo da platina, que normalmente estão juntos, são separados mediante uma série de processos químicos, diferentes segundo como são encontrados, aproveitando as diferenças químicas de cada um elemento.

Compostos

Em seus compostos, o rutênio apresenta diferentes estados de oxidação, alcançando inclusive o estado +8. ainda que os mais comuns sejam +2, +3 e +4.

Há alguns compostos do rutênio parecidos com os compostos do ósmio do mesmo grupo, porém a química de ambos difere bastante da do ferro, também do mesmo grupo.

• O tetraóxido de rutênio, RuO₄, é muito oxidante, mais que o análogo de ósmio, e se decompõe violentamente a temperaturas altas.
• Alguns complexos de Ru⁺² e Ru⁺³ podem ser empregados no tratamento contra o câncer. Por exemplo, o H(im)[RuCl₄(im)₂], sendo im = imidazol.

Isótopos

Na natureza são encontrados 7 isótopos de rutênio. Os radioisótopos mais estáveis de rutênio são o ¹⁰⁶Ru, com um tempo de vida média 373,59 dias, o ¹⁰³Ru com uma vida média de 39,26 dias, e o ⁹⁷Ru, com 2,9 dias.

Se tem caracterizado outros 15 radioisótopos com massas atômicas desde 89,93 u (⁹⁰Ru) até 114,928 u (¹¹⁵Ru). A maioria destes tem tempos de vida média de menos de cinco minutos, exceto o ⁹⁵Ru, de 1,643 horas, e o ¹⁰⁵Ru, de 4,44 horas.

O principal modo de decaimento antes do isótopo mais abundante, ¹⁰²Ru, é a captura eletrônica, e depois é a desintegração beta. O principal produto obtido antes de ¹⁰²Ru é o tecnécio, porém após é o ródio.

Precauções

O tetraóxido de rutênio, RuO₄, similar ao tetraóxido de ósmio, é altamente tóxico. O rutênio não desempenha nenhum papel biológico, porém pode ser carcinógeno e bioacumular nos ossos.

Ligações externas

• EnvironmentalChemistry.com - Ruthenium