Ruthénium
Le ruthénium est un élément chimique de symbole Ru et de numéro atomique 44. C’est un métal de transition rare appartenant au groupe du platine dans le tableau périodique. Comme les autres métaux de ce groupe, le ruthénium résiste à l’action de la plupart des réactifs chimiques.
Identité
- Masse atomique
- 101.072 u
- Catégorie
- Métaux de transition
- Groupe
- 8
- Période
- 5
- Bloc
- d
- États d'oxydation
- +2, +3, +4, +6, +8
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- blanc argenté métallisé
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d7
- Configuration abrégée
- [Kr] 4d7 5s1
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 15, 1
- Électronégativité (Pauling)
- 2.20
- Affinité électronique
- 101 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 710 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 710 · 1620 · 2747 kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 2333.8 °C (2607 K)
- Point d'ébullition
- 4149.9 °C (4423 K)
- Densité
- 12.45 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- 24.1 J/(mol·K)
Comportement chimique de l'ruthénium
Le ruthénium est un métal de transition du groupe 8, de symbole Ru et de numéro atomique 44. C'est un métal dur blanc argenté du groupe du platine, résistant à la chaleur et à la corrosion. Ses états d'oxydation vont de +2 à +8, +3 et +4 étant les plus courants ; le RuO4 volatil montre le +8. Il durcit le platine, catalyse la métathèse et sert en électronique.
Réactivité
Ru + 3 Cl2 -> RuCl4
Le ruthénium réagit avec le chlore pour former le tétrachlorure de ruthénium, solide gris bleuté qui est l'un de ses composés.
Ru + 4 HNO3 -> RuO4 + 4 NO2 + H2O
Le ruthénium réagit avec l'acide nitrique concentré, libérant du dioxyde d'azote et formant le tétraoxyde de ruthénium.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Tétraoxyde de ruthénium | RuO4 | Solide orange ; précurseur de getter et agent oxydant |
| Chlorure de ruthénium(III) | RuCl3 | Solide gris bleuté ; getter et précurseur de réactifs |
| Chlorure de ruthénium(II) | RuCl2 | Solide rougeâtre ; précurseur de getter et utilisé en synthèse organique |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
Le ruthénium naturel a sept isotopes stables : le ruthénium-102 (31,6 %), le ruthénium-104 (18,6 %), le ruthénium-101 (17,1 %), le ruthénium-99 (12,8 %), le ruthénium-100 (12,6 %), le ruthénium-96 (5,5 %) et le ruthénium-98 (1,9 %). Le ruthénium-106, produit de fission avec une demi-vie d'environ 374 jours, est utilisé en radiothérapie par plaques oculaires.
Occurrence et production
Élément trace du groupe du platine (niveau ppb) dans la cooperite, la laurite et les minerais sulfurés de nickel-cuivre. L'approvisionnement principal est un sous-produit de l'extraction du platine en Afrique du Sud et en Russie, plus le Canada et le Zimbabwe, raffiné à partir des boues anodiques et des résidus.
Histoire et origine du nom
Karl Ernst Claus l'isola en 1844 à Kazan à partir de résidus de platine de l'Oural et le nomma d'après la Ruthénie, nom latin de la Rus/Russie. Les revendications antérieures de Berzelius et d'Osann ne tinrent pas ; Claus prouva un élément distinct et cartographia ses composés.
Applications et importance de l'ruthénium
Utilisations de l'élément
Il durcit le platine et le palladium pour des contacts électriques résistants à l'usure, des plumes de stylo et des bijoux. Les couches minces et les alliages servent aux résistances de puces, aux disques durs et aux interconnexions de puces nécessitant de la stabilité.
Utilisations de ses composés
Les complexes catalysent la métathèse des oléfines pour la pharma et les polymères ; le dioxyde recouvre les anodes dimensionnellement stables pour le chlore ; les colorants sensibilisent les cellules solaires expérimentales ; le tétraoxyde colore les échantillons de microscopie électronique.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Le ruthénium n'est pas essentiel. Les complexes à faible état d'oxydation sont modérément toxiques s'ils sont ingérés ou inhalés ; le tétraoxyde à haut état d'oxydation est fortement irritant et volatil. Aucun besoin nutritionnel ; les complexes anticancéreux restent des médicaments expérimentaux.
Sécurité
Le métal est stable, mais les vapeurs de RuO4 attaquent les yeux, la peau et les voies respiratoires et peuvent exploser avec les composés organiques. Manipuler les chlorures et les poudres avec une ventilation, des gants et une protection oculaire ; stocker le tétraoxyde au froid, isolé et en très petites quantités.
Environnement
L'extraction des métaux du groupe du platine entraîne des coûts en terres, en eau et en énergie. Le ruthénium est rare et persistant ; le recyclage des contacts, des catalyseurs et des déchets électroniques réduit la demande primaire et la dispersion.
Questions fréquentes sur l' Ruthénium
Pourquoi les catalyseurs de métathèse des oléfines ont-ils remporté un prix Nobel ?
Les carbènes de ruthénium réorganisent proprement les doubles liaisons carbone-carbone pour construire des molécules de pharma, de polymères et de produits chimiques fins. Les catalyseurs de type Grubbs tolèrent mieux de nombreux groupes et l'air que les systèmes antérieurs. Reconnus par le Nobel de chimie 2005 partagé pour la métathèse.
Que fait l'oxyde de ruthénium dans la technologie électrochimique ?
Les revêtements conducteurs à base de RuO2 tapissent les anodes pour la production de chlore et d'autres électrolyses, abaissant la surtension et durant dans les saumures agressives. Les oxydes hydratés voisins montrent une grande capacité étudiée pour les supercondensateurs. La composition et la microstructure déterminent les performances.
Le ruthénium est-il étudié contre le cancer ?
Oui. Les complexes de ruthénium sont testés comme agents anticancéreux possibles pour des interactions distinctes avec l'ADN et les protéines par rapport aux médicaments au platine. L'activité en laboratoire n'est qu'un début : la sécurité et l'efficacité nécessitent des essais précliniques et cliniques. Aucun n'est un traitement de routine.
Pourquoi le tétraoxyde de ruthénium est-il à la fois utile et redouté ?
Le RuO4 volatil oxyde fortement et colore le tissu gras en noir, fixant les échantillons de microscopie de façon nette. La même volatilité et le même pouvoir oxydant rendent les vapeurs férocement irritantes et risquées avec les composés organiques, donc seuls des laboratoires qualifiés utilisent des micro-quantités sous confinement.
Pourquoi le ruthénium est-il utilisé en électronique ?
Le métal et le dioxyde donnent des couches minces conductrices et stables avec une résistance réglable. On les trouve dans les résistances de puces, les contacts et les empilements microélectroniques. La résistance à l'usure aide à la durabilité ; le coût et la compatibilité avec les voisins décident de chaque conception.
Pourquoi ajouter du ruthénium aux alliages de platine ?
Il augmente la dureté et la résistance à l'usure tout en conservant la résistance à la corrosion. Utile pour les contacts électriques glissants, les pièces spéciales et certains bijoux. La proportion équilibre dureté, conductivité, aptitude au travail et prix.
Quel usage le ruthénium a-t-il dans les cellules solaires ?
Les colorants de type bipyridyle de ruthénium absorbent la lumière visible et injectent des électrons dans les cellules sensibilisées par colorant. La chimie réglable en fit des références de recherche. L'avenir commercial dépend de l'efficacité, de la stabilité, du coût et des photovoltaïques rivaux.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.