物理 [元素周期表] 钌
钌 (Ruthenium)
基本信息
元素符号: Ru
原子序数: 44
原子量: 101.07
位置: 位于元素周期表第五周期，第8族（VIIIB族），属于过渡金属，是铂族金属（铂系元素）之一，位于铁和锇之间。
电子构型: [Kr] 4d⁷ 5s¹
原子结构
电子特征: 5s轨道单电子，4d轨道七个电子。常见氧化态为+2、+3、+4、+6、+8，其中+4最稳定，+8以四氧化钌（RuO₄）形式存在。
铂族身份: 与铑（Rh）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）共称铂族金属，具有相似的高熔点、高耐蚀性和催化活性。
天然同位素: 由⁹⁶Ru、⁹⁸Ru、⁹⁹Ru、¹⁰⁰Ru、¹⁰¹Ru、¹⁰²Ru、¹⁰⁴Ru七种稳定同位素组成，其中¹⁰²Ru丰度最高（约31.6%）。
物理性质
外观: 银白色硬质金属，具有明亮的金属光泽。
密度: 12.45 g/cm³，属于高密度金属。
熔点与沸点: 熔点2334°C，沸点4150°C，具有优异的高温稳定性。
硬度与脆性: 质地硬而脆，常温下不易加工，高温下可塑性有所改善。
电阻率: 具有较高的电阻率，是铂族金属中电阻较大的成员。
化学性质
高度惰性: 常温下对空气、水和多数酸（包括王水）均表现出优异的抗腐蚀能力，是铂族金属中最耐蚀的成员之一。
氧化行为: 块状金属在空气中加热至约800°C以上时表面形成氧化膜；粉末状钌在高温下可与氧剧烈反应生成四氧化钌（RuO₄）。
四氧化钌特性: RuO₄是淡黄色晶体，具有强氧化性和挥发性（沸点约40°C），对有机物有剧烈氧化作用，遇热或还原剂易分解爆炸。
酸溶性: 不溶于盐酸、硫酸、硝酸和王水，但可在高温下与熔融碱（如KOH+氧化剂）或过氧化钠反应生成可溶性钌酸盐。
配合物特征: 钌可形成丰富的配位化合物，氧化态范围广，其中钌(II)和钌(III)的联吡啶、三联吡啶配合物具有优异的光物理和电化学性能。
存在与制备
自然丰度: 地壳中丰度极低（约0.001 ppm），属于稀有贵金属。
主要来源: 不以独立矿物形式存在，而是与铂、镍、铜等金属的硫化矿（如镍黄铁矿、铜镍硫化物矿石）共生。主要产自南非、俄罗斯、加拿大、津巴布韦等地的铂族金属矿区。
制备方法: 铂族金属精矿经王水溶解（钌不溶）→碱熔融转化→浸出得钌盐溶液→化学沉淀分离→煅烧得粗氧化钌→氢还原得金属钌粉→粉末冶金或电弧熔炼成型。钌与锇的分离需利用四氧化钌和四氧化锇挥发性的差异。