Ru/Ruthenium

Naam

De naam ruthenium is afgeleid van de middeleeuws-Latijnse naam voor Rusland: Ruthe­nia. Het werd voor het eerst ontdekt in Russisch platina-erts, door een Russische onderzoeker.

Ontdekking

Ruthenium is het laatst ontdekte metaal uit de platinagroep (platina, palladium, rhodium, osmium, iridium en ruthenium). Misschien ontdekte de Poolse chemicus Jedrzej Sniadecki het element al in 1808, maar zijn waarneming werd nooit bevestigd.

In 1828 maakte de Duitse chemicus Gottfried Wilhelm Osann (foto) samen met zijn Zweedse collega Jöns Jacob Berzelius melding van een oxidemengsel verkregen uit platina-erts uit de Oeral. Osann veronderstelde dat er drie nieuwe elementen in aanwezig waren. Hij stelde de namen pluranium, pulinium en ruthenium voor, maar wist geen van de elementen te isoleren.

De Russische chemicus Karl Klaus herhaalde Osanns  werk aan platina-erts in 1844. Hij toonde één nieuw element aan en handhaafde daarvoor de naam ruthenium.

Voorkomen

Ruthenium is een uiterst zeldzaam element. Het heeft een minuscuul aandeel in de aardkorst van 1.10^-7 %; het is het 79^e element in rangorde van voorkomen.

Opmerkelijk is dat het (net zoals goud) in metallische toestand (mineralogen noemen dat ‘gedegen’) te vinden is, in platinahoudende ertsen. Het is dan gelegeerd met platina. Het belangrijkste rutheniumhoudende mineraal is lauriet (RuS₂). Ook in een aantal nikkel- en koperertsen worden sporen ruthe­nium aangetrof­fen.

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Zuid-Afrika, Rusland (Oeral), Canada (Sudbury), Indo­nesië (Kalimantan) en de Verenigde Staten van Amerika (Ore­gon).

Bereiding

Vroeger

Het eerste ruthenium werd verkregen door residu’s van platina-ertsen te behandelen met gesmolten kaliumhydroxide (KOH) en kaliumnitraat (KNO₃). Bij toevoegen van salpeterzuur aan deze smelt, sloeg een mengsel van osmium- en rutheniumverbindingen neer. Daaruit was het osmium (na oxidatie) te verwijdern, als vluchtig osmiumtetraoxide (OsO₄). Het overblijvende mengsel werd met ammoniumchloride omgezet in (NH₄)₃RuCl₆. Daaruit werd zuiver ruthenium verkregen door verhitten (tot ca. 800 °C) of door reductie met waterstof.

Tegenwoordig

Ruthenium wordt onder andere gewonnen uit het residu dat achterblijft aan de elektrode bij de elektrolytische bereiding van nikkel. Het is een zeer bewerkelijk proces. Bij een eerste behandeling met koningswater (een geconcentreerd mengsel van zoutzuur en salpeterzuur) lossen platina, palladium en goud op. Vervolgens verwijdert men zilver door verwarmen met loodcarbonaat en oplossen in salpeterzuur. Het restant, dat de platinametalen ruthenium, osmium, rhodium en iridium bevat, wordt ge­smolten met natriumwaterstofsulfaat (NaHSO₄) en opgelost in water. Het onoplosba­re deel dat daarbij overblijft wordt gesmolten met natriumperoxide (Na₂O₂). Na toevoegen van water verhit men de verkregen oplossing wordt er chloor door ge­leid. Het resultaat is een mengsel van osmium- en rutheniumtetraoxide (OsO₄; RuO₄). Het rutheniumtetraoxide wordt door zoutzuur geleid, waarna ammonium­chlo­ride wordt toegevoegd. Hierbij ontstaat (NH₄)₃Ru­Cl₆ dat gereduceerd kan wordt met waterstof.

Voor het vrijmaken van ruthenium uit mengsels wordt meer en meer gebruik gemaakt van scheidingsmethoden als ionenwisseling en vloeistof-vloeistof-extractie.

Ook bij de opwerking van splijtstofstaven van kernreacto­ren is rutheni­um te isoleren.