Ruthenium: der russische Metall, der den Namen Russland trägt

Es gibt in der Periodischen Tabelle von D. I. Mendelejew ein Element mit der Atomzahl 44, das den klangvollen Namen Ruthenium trägt. Dies ist nicht nur ein Metall der Platinsgruppe, sondern der einzige chemische Element, der nach Russland benannt wurde (Ruthenia ist das lateinische Wort für Russland). Es wurde 1844 von Professor Karl Karlovich Klauz von der Kasaner Universität entdeckt und hat seitdem in der Geschichte der Wissenschaft und Technik einen festen Platz eingenommen. Heute ist Ruthenium einer der härtesten, widerstandsfähigsten und korrosionsbeständigsten Materialien und unersetzlich in der Elektronik, im Katalysator 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 Klauz, der Entdecker des Rutheniums, betonte, dass er den Namen zu Ehren seines Heimatlandes gab. Dies war ein Akt des Patrioten deutscher Herkunft, der sein Leben mit Russland verbunden hatte und wollte ihren Namen in der Periodischen Tabelle für immer verewigen.

Warum hat es solch eine Ordnungszahl?

Die Ordnungszahl des Elements in der Periodischen Tabelle von Mendelejew (44) wird durch die Anzahl der Protonen im Atomkern bestimmt. Diese Nummer identifiziert Ruthenium eindeutig als chemisches Element. In der Periodischen Tabelle befindet es sich in der VIIIB-Gruppe, im 5. Periode und gehört zur sogenannten Triade Ruthenium-Rhodium-Palladium — einer Gruppe von Metallen, die ähnliche chemische Eigenschaften aufweisen. Mendelejew hatte die Existenz dieses Elements vorhergesagt und für ihn eine leere Zelle gelassen, aber seine physische Entdeckung erfolgte earlier, als der große Chemiker seinen Gesetz formulierte.

Entdeckungsgeschichte: Apotheker aus Kasan

Karl Karlovich Klauz wurde 1796 in Dorpat (heute Tartu) in einer Familie von Malern geboren. Schon mit 14 Jahren begann er in einer Apotheke zu arbeiten und konnte ohne Gymnasialbildung den Apothekerexamen bestehen. Später gründete er seine eigene Apotheke in Kasan, aber seine wahre Leidenschaft war immer die Wissenschaft. Er nahm an einer botanischen Expedition durch die Wolga-Ural-Steppe teil und begann im Alter von 40 Jahren seine Karriere an der Kasaner Universität, wo er bald die chemische Laboratorium leitete.

1841 begann Klauz im Auftrag des Finanzministeriums mit der Untersuchung von Resten aus uraler Platinminerale, die sich auf dem Petersburger Münzamt angesammelt hatten. Sein Ziel war es, effizientere Methoden zur Extraktion der Edelmetalle zu finden. Bei seinen mühsamen und gefährlichen Experimenten (Rutheniumverbindungen sind extrem giftig) entdeckte Klauz die Anwesenheit eines bis dahin unbekannten Elements.

Bei einem der Experimente erhielt Karl Klauz, der es gewohnt war, Substanzen zu probieren, einen schweren Verbrennungsschaden durch eine Rutheniumverbindung. Zum Glück hinderte dies ihn nicht, seine Untersuchung bis zum Ende durchzuführen.

1844 extrahierte er 6 Gramm reines Ruthenium, untersuchte seine chemischen Eigenschaften im Detail und bestimmte die Atommasse. Das wissenschaftliche Establishment, insbesondere der einflussreiche schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius, nahm das Entdeckung mit Misstrauen auf. Erst nachdem Berzelius die Ergebnisse von Klauz überprüft und bestätigt hatte, wurde Ruthenium offiziell als neuer Element anerkannt.

Einzigartigkeit von Ruthenium: Eigenschaften und Merkmale

Ruthenium ist ein glänzendes silberfarbenes Metall mit sehr hoher Härte und Brüchigkeit. Es ist extrem schmelzbar: seine Schmelztemperatur beträgt 2250°C und seine Siedetemperatur etwa 4900°C. Es ist einer der dichtesten Elemente (12,45 г/см³).

Chemische Inertheit. Das kompakte Ruthenium wird selbst bei Erhitzung auf 930°C nicht auf dem Luft getrocknet und reagiert nicht mit starken Säuren und Laugen. Dies macht es zu einem echten Aristokraten unter den Metallen.

Aggressiver Oxid. Die Hauptmerkmale von Ruthenium sind seine höchsten Oxide RuO₄. Dieses goldgelbe flüchtige Gas schmilzt bereits bei +25,5°C und kocht bei +27°C. Es besitzt so starke Oxidations Eigenschaften, dass es organische Substanzen wie Alkohol entzünden kann.

Katalytische Aktivität. Ruthenium ist ein hervorragender Katalysator für Hydrierungsreaktionen und Dehydrierungsreaktionen organischer Verbindungen.

Anwendung in der Industrie und der modernen Wissenschaft

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

Elektrizitätstechnik und Instrumentenbau. Eine Legierung aus Ruthenium, 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 Verarbeitung von Biomasse von großer Bedeutung ist.

Raumfahrtindustrie. Die hohe Widerstandsfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Ruthenium machen es in der Raumfahrtindustrie sehr gefragt. Zum Beispiel werden Legierungen mit Ruthenium in Systemen zur Wasseraufbereitung auf orbitalen Stationen verwendet.

Supraleitung. Legierungen aus Ruthenium mit Lanthan, Cer, Scandium und Yttrium besitzen einzigartige Supraleitungseigenschaften.

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

Perspektiven und Zukunft des Elements

Die Zukunft von Ruthenium ist direkt mit der Entwicklung von Technologien für die grüne Energie, den Weltraum und den Katalysator verbunden. Mit dem wachsenden Bedarf an Wasserstoffökonomie bleibt Ruthenium einer der effizientesten Katalysatoren für die Elektrolyse von Wasser und die Hydrierung organischer Verbindungen. Wissenschaftler untersuchen auch seine Anwendung in der Herstellung neuer hochfester Materialien, hochtemperaturiger Supraleiter und vielversprechender Legierungen für extreme Betriebsbedingungen.