Ruthenium

Ruthenium ist ein hartes (HV 250 - 500), sprödes Metall, das die Kristallstruktur hexagonal dichteste Kugelpackung aufweist. Selbst bei hohen Temperaturen lässt es sich mit den üblichen Metallverarbeitungsprozessen nicht umformen. Bei Raumtemperatur ist es gegen Oxidation an Luft beständig, bildet jedoch bei Temperaturen > 800 °C Oxide, die zum Teil flüchtig sind. Ruthenium ist gegen alle Mineralsäuren, inkl. Königswasser, beständig, wird jedoch von Alkalischmelzen vor allem in Anwesenheit von stark oxidierenden Mitteln wie Natriumperoxid oder Natriumchlorat angegriffen. Verbindungen von Ruthenium in Wertigkeiten von +8, +7, +6, +4, +3, +2, 0 sowie -2 sind bekannt, wobei die Oxidationsstufen +3 und +4 am häufigsten sind. Rutheniumtetroxid, RuO₄, ist ein starkes Oxidationsmittel, das einerseits in chemischen Prozessen Anwendung findet, andererseits aber auch mit organischen Stoffen explosionsartig reagieren kann.

Die Ruthenium-Vorkommen mit der größten wirtschaftlichen Bedeutung sind die edelmetallhaltigen Nickel-/ Kupfersulfid-Erze des Bushveld Complex in Südafrika. Die im Erz als Chalkogenide oder in Legierung vorliegenden Edelmetalle werden in einem aufwändigen Prozess aus Schweretrennung, Flotation, Verschlackung im Schmelzofen (Smelter) und anschließend durch Verblasen im Konverter in der Matte angereichert. Nach schwefelsaurem Laugen der Matte erhält man ein Edelmetallkonzentrat. Vor Trennung der einzelnen Edelmetalle wird dieses Konzentrat oxidativ in Salzsäure gelöst. Aus Ruthenium-haltiger Lösung wird durch Oxidation das leichtflüchtige Rutheniumtetroxid abdestilliert und in Salzsäure als Hexachlororutheniumsäure absorbiert. Nach Abtrennung ebenfalls überdestillierter Spuren Osmium kann das Metall aus dem schwerlöslichen Ammoniumhexachlororuthenat durch Kalzination und Reduktion mit Wasserstoff hergestellt werden. Das Recycling von Ruthenium aus dem Sputtertarget Business ist eine bedeutende sekundäre Quelle ebenso wie andere rutheniumhaltige Rückstände aus industriellen Anwendungen wie Katalyse und DSA Elektroden.

Die Verwendung von Ruthenium in magnetischen Speichermedien (Festplatten) ist zur bedeutendsten Anwendung geworden. Die Speicherdichte wurde durch die Einführung der vertikalen Magnetisierung (PMR - perpendicular magnetic recording) drastisch erhöht. Heraeus liefert hochreine Ru-Sputtertargets für die Abscheidung hauchdünner Films im komplexen Schichtaufbau der Festplatte. Dickfilmpasten von Heraeus werden zur Herstellung von Dickschichtwiderständen in der Elektronik eingesetzt, die auf der hohen elektrischen Leitfähigkeit des RuO2 basieren. Ebenso findet Ruthenium Anwendung in Pasten zur Herstellung der Leiterbahnstrukturen in Plasma-Bildschirmen. In der Chloralkalielektrolyse werden Anoden aus Titan verwendet, die mit Heraeus Ruthenim beschichtet sind. Ruthenium-Katalysatoren werden zum Beispiel in der Synthese von Essigsäure oder Ammoniak eingesetzt. Ruthenium wird als Legierungselement in unseren Federspitzen für Füller, zur Verfestigung von Platin-Schmucklegierungen sowie zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Titan verwendet.