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ルテニウム - Wikipedia
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ルテニウム

原子げんし番号ばんごう44の元素げんそ
曖昧さ回避 この項目こうもくでは、元素げんそについて説明せつめいしています。鉱物こうぶつについては「自然しぜんルテニウム」をご覧らんください。
曖昧さ回避 「ルテチウム」とは異ことなります。

ルテニウム（英えい: ruthenium、[ruːˈθしーたiːniəm]）は、原子げんし番号ばんごう44の元素げんそ。元素げんそ記号きごうは Ru。白金はっきん族ぞく元素げんその1つ。貴金属ききんぞくにも分類ぶんるいされる。銀ぎん白色はくしょくの硬かたくて脆もろい金属きんぞく（遷移せんい金属きんぞく）で、比重ひじゅうは12.43、融点ゆうてんは2334℃、沸点ふってんは4150℃。常温じょうおん、常つね圧あつで安定あんていな結晶けっしょう構造こうぞうは、六方ろっぽう最さい密みつ充填じゅうてん構造こうぞう (HCP)。酸化さんかや腐食ふしょくを受うけにくく、展性てんせいに富とみ比重ひじゅうが大おおきい。この性質せいしつは白金はっきん（Pt）と同おなじであり、王水おうすいには侵おかされない。

テクネチウム ← ルテニウム → ロジウム
Fe
↑
Ru
↓
Os
外見がいけん
銀ぎん白色はくしょく
一般いっぱん特性とくせい
名称めいしょう, 記号きごう, 番号ばんごう ルテニウム, Ru, 44
分類ぶんるい 遷移せんい金属きんぞく
族ぞく, 周期しゅうき, ブロック 8, 5, d
原子げんし量りょう 101.07 
電子でんし配置はいち [Kr] 4d7 5s1
電子でんし殻から 2, 8, 18, 15, 1（画像がぞう）
物理ぶつり特性とくせい
密度みつど（室温しつおん付近ふきん） 12.45 g/cm3
融点ゆうてんでの液体えきたい密度みつど 10.65 g/cm3
融点ゆうてん 2607 K, 2334 °C, 4233 °F
沸点ふってん 4423 K, 4150 °C, 7502 °F
融解ゆうかい熱ねつ 38.59 kJ/mol
蒸発じょうはつ熱ねつ 591.6 kJ/mol
熱容量ねつようりょう (25 °C) 24.06 J/(mol·K)
蒸気じょうき圧あつ
圧力あつりょく (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度おんど (K) 2588 2811 3087 3424 3845 4388
原子げんし特性とくせい
酸化さんか数すう 8, 7, 6, 4, 3, 2, 1,[1], -2（弱じゃく酸性さんせい酸化さんか物ぶつ）
電気でんき陰性いんせい度ど 2.3（ポーリングの値ね）
イオン化いおんかエネルギー 第だい1： 710.2 kJ/mol
第だい2： 1620 kJ/mol
第だい3： 2747 kJ/mol
原子げんし半径はんけい 134 pm
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい 146±7 pm
その他た
結晶けっしょう構造こうぞう 六方ろっぽう晶あきら系けい
磁性じせい 常つね磁性じせい[2]
800℃ K
電気でんき抵抗ていこう率りつ (0 °C) 71 nΩおめが⋅m
熱ねつ伝導でんどう率りつ (300 K) 117 W/(m⋅K)
熱ねつ膨張ぼうちょう率りつ (25 °C) 6.4 μみゅーm/(m⋅K)
音おとの伝つたわる速はやさ
（微細びさいロッド） 		(20 °C) 5970 m/s
ヤング率りつ 447 GPa
剛性ごうせい率りつ 173 GPa
体積たいせき弾性だんせい率りつ 220 GPa
ポアソン比ひ 0.30
モース硬度こうど 6.5
ブリネル硬度こうど 2160 MPa
CAS登録とうろく番号ばんごう 7440-18-8
主おもな同位どうい体たい
詳細しょうさいはルテニウムの同位どうい体たいを参照さんしょう
同位どうい体たい NA 半減はんげん期き DM DE (MeV) DP
96Ru 5.52% 中性子ちゅうせいし52個こで安定あんてい
97Ru syn 2.9 d εいぷしろん - 97Tc
γがんま 0.215, 0.324 -
98Ru 1.88% 中性子ちゅうせいし54個こで安定あんてい
99Ru 12.7% 中性子ちゅうせいし55個こで安定あんてい
100Ru 12.6% 中性子ちゅうせいし56個こで安定あんてい
101Ru 17.0% 中性子ちゅうせいし57個こで安定あんてい
102Ru 31.6% 中性子ちゅうせいし58個こで安定あんてい
103Ru syn 39.26 d βべーた- 0.226 103Rh
γがんま 0.497 -
104Ru 18.7% 中性子ちゅうせいし60個こで安定あんてい
106Ru syn 373.59 d βべーた- 3.54 106Rh

名称めいしょう

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ラテン語らてんごでルーシを表あらわすルテニアが元素げんそ名めいの由来ゆらい[3]。

漢字かんじでは釕（かねへんに了りょう）と表記ひょうきされる。

特性とくせい

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物理ぶつり的てき特性とくせい

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ルテニウム金属きんぞくの気き相しょう成長せいちょう結晶けっしょう

多た価あたいの硬質こうしつ白色はくしょく金属きんぞくであるルテニウムは、白金はっきん族ぞく元素げんそであり、第だい8族ぞく元素げんそに属ぞくする。

Z 元素げんそ 電子でんし/殻からの数かず
26 鉄てつ 2, 8, 14, 2
44 ルテニウム 2, 8, 18, 15, 1
76 オスミウム 2, 8, 18, 32, 14, 2
108 ハッシウム 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2

他たの全すべての第だい8族ぞく元素げんそは最さい外そと殻からに2つの電子でんしを持もっているが、ルテニウムは1つしか持もっていない（最後さいごの電子でんしは下したの殻からにある）。この例外れいがいは近ちかくの金属きんぞくであるニオブ(41)、モリブデン(42)、ロジウム(45)でも観察かんさつされる。

ルテニウムには主おもに2つの同素体どうそたいがあり(αあるふぁ、βべーた）、結晶けっしょう構造こうぞうはそれぞれ六方ろっぽう最さい密みつ、正方まさかた晶あきら系けい。更さらにこの２ふたつのほかに、面めん心こころ立方りっぽう格子こうし構造こうぞうの特殊とくしゅなルテニウムの同素体どうそたいがある。これは、ルテニウム溶液ようえき中ちゅうでルテニウムを還元かんげんし、ナノ粒子りゅうしを作成さくせいするボトムアップ法ほうによって作つくられたものである。周囲しゅういの条件じょうけんで変色へんしょくしない。800 °C (1,070 K)に加熱かねつすると酸化さんかする。溶融ようゆうアルカリに溶とけてルテニウム酸さん塩しお(RuO2−
4)を生しょうじ、酸さん（王水おうすいでも）に攻撃こうげきされないが、高温こうおんでハロゲンに攻撃こうげきされる[4]。実際じっさい、ルテニウムは酸化さんか剤ざいにより最もっとも容易よういに攻撃こうげきされる[5]。少量しょうりょうのルテニウムはプラチナとパラジウムの硬度こうどを高たかめることができる。チタンの腐食ふしょく耐たい性せいは少量しょうりょうのルテニウムを添加てんかすることにより著いちじるしく向上こうじょうする[4]。電気でんきめっきおよび熱ねつ分解ぶんかいによりめっきすることができる。ルテニウム-モリブデン合金ごうきんは10.6K未み満まんの温度おんどで超ちょう伝導でんどうであることが知しられている[4]。酸化さんか数すう+8をとることができると推定すいていされる最後さいごの4d遷移せんい元素げんそであり、それでも同族どうぞくのオスミウムより不安定ふあんていである。これは2行ぎょう目めと3行ぎょう目めの遷移せんい金属きんぞくが化学かがく的てき振ぶる舞まいに顕著けんちょな違ちがいを示しめす族ぞくで周期しゅうき表ひょうの左ひだりから1番目ばんめのものである。鉄てつと同様どうようであるがオスミウムとは異ことなり、+2と+3の低ひくい酸化さんか数すうで水みずカチオンを形成けいせいできる[6]。

ルテニウムは、モリブデンで見みられる最大さいだい値ちに続つづく4d遷移せんい金属きんぞくの原子げんし化かエンタルピーと融点ゆうてん・沸点ふってんの減少げんしょう傾向けいこうの最初さいしょのものである。これは4d亜あ殻からが半分はんぶん以上いじょう満みたされ、電子でんしが金属きんぞく結合けつごうに寄与きよしないためである（1つ前まえの元素げんそであるテクネチウムの値ねは非常ひじょうに低ひくく半分はんぶん満みたされた[Kr]4d55s2配置はいちによりこの傾向けいこうから外はずれているが、3d遷移せんいにおけるマンガンほど4dにおける傾向けいこうは離はなれていない）[7]。軽かるい同族どうぞくの鉄てつとは異ことなり、室温しつおんでも常つね磁性じせいであり、キュリー点てんも鉄てつより高たかく、約やく800℃。

一般いっぱん的てきなルテニウムイオンに対たいする酸性さんせい水溶液すいようえきの還元かんげん電位でんいを以下いかに示しめす[8]。

0.455 V Ru2+ + 2e− ↔ Ru
0.249 V Ru3+ + e− ↔ Ru2+
1.120 V RuO2 + 4H+ + 2e− ↔ Ru2+ + 2H2O
1.563 V RuO2−
4 + 8H+ + 4e−		 ↔ Ru2+ + 4H2O
1.368 V RuO−
4 + 8H+ + 5e−		 ↔ Ru2+ + 4H2O
1.387 V RuO4 + 4H+ + 4e− ↔ RuO2 + 2H2O

同位どうい体たい

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詳細しょうさいは「ルテニウムの同位どうい体たい」を参照さんしょう

天然てんねんのルテニウムは7つの安定あんてい同位どうい体たいで構成こうせいされる。さらに34個この放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいが発見はっけんされている、これらの放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいのうち最もっとも安定あんていしているのは半減はんげん期きが373.59日にちの106Ru、39.26日にちの103Ru、2.9日にちの97Ruである[9][10]。

15個この放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいは89.93 u (90Ru) から114.928 u (115Ru) の原子げんし量りょうで特徴とくちょうづけられる。これらのほとんどは95Ru（半減はんげん期き: 1.643時じ間あいだ）および105Ru（半減はんげん期き: 4.44時じ間あいだ）を除のぞき半減はんげん期きは5分ふん未満みまんである[9][10]。

最もっとも豊富ほうふにある同位どうい体たいである102Ruの前まえの主おもな崩壊ほうかいモードは電子でんし捕獲ほかくであり、後ごの主おもなモードはベータ放出ほうしゅつである。102Ru前まえの主おもな崩壊ほうかい生成せいせい物ぶつはテクネチウムであり、後ごの主おもな崩壊ほうかい生成せいせい物ぶつはロジウムである[9][10]。

発生はっせい

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地球ちきゅうの地殻ちかくで74番目ばんめに豊富ほうふな元素げんそであり、比較的ひかくてきまれであり[11]、約やく100pptである[12]。一般いっぱん的てきにウラル山脈さんみゃくおよび南北なんぼくアメリカの他ほかの白金はっきん族ぞく金属きんぞくの鉱石こうせきに含ふくまれる。少量しょうりょうであるが商業しょうぎょう的てきに重要じゅうような量りょうは、カナダオンタリオ州しゅうのサドバリーで採掘さいくつされたペントランド鉱こうで見みられ、南みなみアフリカの輝岩きがん（パイロキシナイト）鉱床こうしょうにも見みられる。ルテニウムの天然てんねんのものは非常ひじょうにまれな鉱物こうぶつである（Irはその構造こうぞうにおいてRuの一部いちぶの代かわりをする）[13][14]。

生産せいさん

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毎年まいとしおよそ30トンのルテニウムが採掘さいくつされ[15]、世界せかいの埋蔵まいぞう量りょうは5,000トンと推定すいていされている[11]。採掘さいくつされる白金はっきん族ぞく金属きんぞく(PGM)混合こんごう物ぶつの組成そせいはその地球ちきゅう化学かがく的てき形成けいせいにより大おおきく異ことなる。例たとえば、南みなみアフリカで採掘さいくつされるPGMには平均へいきん11%のルテニウムが含ふくまれているが、旧きゅうソ連それんで採掘さいくつされたPGMにはわずか2%(1992年ねん)しか含ふくまれていない[16][17]。ルテニウム、オスミウム、イリジウムは量りょうの少すくないマイナーな白金はっきん族ぞく金属きんぞくとみなされている[18]。

ルテニウムは他たの白金はっきん族ぞく金属きんぞくと同様どうようにニッケル、銅どうからの副産物ふくさんぶつや白金はっきん金属きんぞく鉱石こうせき処理しょりから商業しょうぎょう的てきに得えられる。銅どうとニッケルの電解でんかい精錬せいれん中なかに銀ぎん、金きむ、白金はっきん族ぞく金属きんぞくなどの貴金属ききんぞくが摘出てきしゅつの原料げんりょうである陽極ようきょく泥どろとして沈殿ちんでんする[13][14]。金属きんぞくは原料げんりょうの組成そせいによりいくつかの方法ほうほうのいずれかによりイオン化いおんか溶質ようしつに変化へんかされる。代表だいひょう的てきな方法ほうほうの1つは、過か酸化さんかナトリウムに溶解ようかいさせた後のち王水おうすいに溶とかし、その後ご塩素えんそと塩酸えんさんの混合こんごう液えきへ溶解ようかいする方法ほうほうである[19][20]。オスミウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウムは王水おうすいに不溶ふようであり、容易よういに沈殿ちんでんし、他たの金属きんぞくは溶液ようえきに残のこる。ロジウムは溶解ようかい硫酸りゅうさん水素すいそナトリウムで処理しょりすることで残留ざんりゅう物ぶつから分離ぶんりされる。Ru, Os, Irを含ふくむ不溶性ふようせい残留ざんりゅう物ぶつはIrが不溶ふようである酸化さんかナトリウムで処理しょりされ、溶解ようかいしたRuとOs塩しおを生成せいせいする。揮発きはつ性せい酸化さんか物ぶつへ酸化さんかした後のち、塩化えんかアンモニウムによる(NH4)3RuCl6の沈殿ちんでん、または揮発きはつ性せい四よん酸化さんかオスミウムの有機ゆうき溶媒ようばいによる蒸留じょうりゅうまたは摘出てきしゅつにより、RuO4はOsO4より分離ぶんりされる[21]。塩化えんかルテニウムアンモニウムを還元かんげんして粉末ふんまつを生成せいせいするには水素すいそが使つかわれる[4][22]。生産せいさん物ぶつは水素すいそを用もちいて還元かんげんされ、粉末ふんまつ冶金やきん技術ぎじゅつもしくはアルゴンアーク溶接ようせつで処理しょりされる粉末ふんまつもしくはスポンジ金属きんぞくとして生成せいせいされる[4][23]。

ルテニウムの化合かごう物ぶつ

編集へんしゅう
「Category:ルテニウムの化合かごう物ぶつ」も参照さんしょう

ルテニウムの酸化さんか数すうは、0から+8および-2の範囲はんいである。ルテニウムとオスミウムの化合かごう物ぶつの特性とくせいは多おおくの点てんで類似るいじしている。+2, +3, +4が最もっとも一般いっぱん的てきである。最もっとも一般いっぱん的てきな前駆ぜんく体たいは三さん塩化えんかルテニウムであり、化学かがく的てきに明確めいかくに定義ていぎされているわけではないが、合成ごうせい的てきに汎用はんよう性せいの高たかい赤あかい固体こたいである[22]。

酸化さんか物ぶつとカルコゲン化合かごう物ぶつ

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ルテニウムは酸化さんかルテニウム(IV)（RuO2、酸化さんか数すう+4）に酸化さんかすることができ、さらにこれは過かヨウ素す酸さんナトリウムにより酸化さんかされ、揮発きはつ性せいで黄色おうしょく四よん面体めんていである四よん酸化さんかルテニウム(RuO4)となる。これは四よん酸化さんかオスミウムに類似るいじした構造こうぞうと特性とくせいを持もつ強力きょうりょくな酸化さんか剤ざいである。RuO4は主おもに鉱石こうせきや放射ほうしゃ性せい廃棄はいき物ぶつからルテニウムを精製せいせいする際さいの中なか間あいだ体たいとして使つかわれる[24]。

ルテニウム酸さん二にカリウム(K2RuO4, +6)および過かルテニウム酸さんカリウム(KRuO4, +7)も知しられている[25]。四よん酸化さんかオスミウムとは異ことなり、四よん酸化さんかルテニウムは安定あんてい性せいが低ひくく、室温しつおんで希まれ塩酸えんさんやエタノールなどの有機ゆうき溶媒ようばいを酸化さんかする酸化さんか剤ざいとして働はたらくほど強つよく、アルカリ水溶液すいようえき中ちゅうで簡単かんたんにルテニウム酸さん塩しお(RuO2−
4)に還元かんげんされ、100 ℃以上いじょうでは分解ぶんかいして二に酸化さんか物ぶつを形成けいせいする。鉄てつとは異ことなるがオスミウムとは同様どうように、ルテニウムは+2と+3の低ひくい酸化さんか数すうでは酸化さんか物ぶつを形成けいせいしない[26]。ルテニウムは、黄鉄鉱おうてっこう構造こうぞうで結晶けっしょう化かする反はん磁性じせい半導体はんどうたいである二にカルコゲン化物ばけものを形成けいせいする[26]。硫化りゅうかルテニウム(RuS2)は鉱物こうぶつのラウラ鉱こうとして自然しぜんに生しょうじる。

鉄てつと同様どうように、ルテニウムはオキソアニオンを容易よういに形成けいせいせず、その代かわりに水酸化物すいさんかぶつイオンで高たかい配はい位い数すうとなる。四よん酸化さんかルテニウムは低温ていおんの希まれ水酸化すいさんかカリウムにより還元かんげんされ、ルテニウムの酸化さんか数すう+7である黒色こくしょくの過かルテニウム酸さんカリウム(KRuO4)を形成けいせいする。過かルテニウム酸さんカリウムは、ルテニウム酸さんカリウム(K2RuO4)を塩素えんそガスにより参加さんかすることによっても得えられる。過かルテニウム酸さんイオンは不安定ふあんていであり、水みずにより還元かんげんされてオレンジ色しょくのルテニウム酸さん塩しおを形成けいせいする。ルテニウム酸さんカリウムは金属きんぞくルテニウムを溶解ようかいした水酸化すいさんかカリウムおよび硝酸しょうさんカリウムと反応はんのうさせることで合成ごうせいできる[27]。

MIIRuIVO3, Na3RuVO4, Na
2RuV
2O
7, MII
2LnIII
RuV
O
6などの混合こんごう酸化さんか物ぶつも知しられる[27]。

ハロゲン化合かごう物ぶつおよびオキシハロゲン化合かごう物ぶつ

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最もっとも有名ゆうめいなハロゲン化かルテニウムは、六ろくフッ化物ばけものであり、これは54  ℃で溶解ようかいする暗くら褐色かっしょくの固体こたいである。水みずと触ふれると激はげしく加水かすい分解ぶんかいし、容易よういに不ふ均一きんいつ化かし低ていフッ化かルテニウムの混合こんごう物ぶつを形成けいせいしフッ素ふっそガスを放出ほうしゅつする。五ごフッ化かルテニウムも容易よういに加水かすい分解ぶんかいされ、86.5 ℃で溶解ようかいする四よん量りょう体たいの暗くら緑色みどりいろの固体こたいである。黄色おうしょくの四よんフッ化かルテニウムもおそらく重合じゅうごう体たいであり、五ごフッ化物ばけものをヨウ素もとで還元かんげんすることで形成けいせいできる。ルテニウムの二元にげん化合かごう物ぶつのうち、これらの高たかい酸化さんか数すうは酸化さんか物ぶつとフッ化物ばけものでのみみられる[28]。

三さん塩化えんかルテニウムはよく知しられた化合かごう物ぶつであり、黒色こくしょくのαあるふぁ型がたと暗くら褐色かっしょくのβべーた型がたで存在そんざいする。三水さんずい和物あえものは赤色あかいろである[29]。既知きちの三さんハロゲン化物ばけもののうち、三さんフッ化物ばけものは暗くら褐色かっしょくで650 ℃以上いじょうで分解ぶんかいし、四よん臭化物しゅうかぶつは暗くら褐色かっしょくで400 ℃以上いじょうで分解ぶんかいし、三さんヨウ化物ばけものは黒色こくしょくである[28]。二にハロゲン化物ばけもののうち、二にフッ化物ばけものは知しられておらず、二に塩化えんか物ぶつは茶色ちゃいろ、二に臭化物しゅうかぶつは黒色こくしょく、二にヨウ化物ばけものは青色あおいろである[28]。唯一ゆいいつ知しられているオキシハロゲン化物ばけものは淡あわ緑色みどりいろのルテニウム(VI)オキシフッ化物ばけものRuOF4である[29]。

配はい位いおよび有機ゆうき金属きんぞく錯体さくたい

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詳細しょうさいは「有機ゆうきルテニウム化学かがく（英語えいご版ばん）」を参照さんしょう
 
トリス(ビピリジン)塩化えんかルテニウム(II)
 
アルケンのメタセシス反応はんのうに使つかわれるグラブス触媒しょくばい。考案こうあん者しゃであるロバート・グラブスはこの業績ぎょうせきによりノーベル賞しょうを受賞じゅしょうしている。

ルテニウムはさまざまな配はい位い錯体さくたいを形成けいせいする。例たとえば、Ru(II)とRu(III)の両方りょうほうによく存在そんざいする多おおくのペンタアンミン誘導体ゆうどうたい[Ru(NH3)5L]n+である。ビピリジンとターピリジン（英語えいご版ばん）の誘導体ゆうどうたいは多おおくあり、発光はっこう性せいのトリス(ビピリジン)塩化えんかルテニウム(II)が最もっともよく知しられる。

ルテニウムは炭素たんそ-ルテニウム結合けつごうにより幅広はばひろい化合かごう物ぶつを形成けいせいする。グラブス触媒しょくばいはアルケンのメタセシスに用もちいられる[30]。ルテノセンは構造こうぞうがフェロセンと似にているが、独特どくとくの酸化さんか還元かんげん特性とくせいを示しめす。無色むしょくの液体えきたいペンタカルボニルルテニウムはCO圧力あつりょくの非ひ存在そんざい下かで暗くら赤色あかいろの固体こたいドデカカルボニル三さんルテニウムに変化へんかする。三さん塩化えんかルテニウムは一酸化いっさんか炭素たんそと反応はんのうしてRuHCl(CO)(PPh3)3やRu(CO)2(PPh3)3（ローパー錯体さくたい）などの多おおくの誘導体ゆうどうたいを生成せいせいする。アルコール中ちゅうの三さん塩化えんかルテニウムとトリフェニルホスフィンの加熱かねつした溶液ようえきはトリス(トリフェニルホスフィン)二に塩化えんかルテニウム (RuCl2(PPh3)3)を生成せいせいし、これはヒドリド錯体さくたいであるクロロヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II) (RuHCl(PPh3)3)に変化へんかする[22]。

歴史れきし

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6種類しゅるいの白金はっきん族ぞく元素げんそ全すべてを含ふくむ天然てんねんの白金はっきん合金ごうきんはコロンブス以前いぜんのアメリカ人じんにより長ながい間あいだ使用しようされ、16世紀せいき半なかばよりヨーロッパの化学かがく者しゃにも材料ざいりょうとして知しられていたが、18世紀せいき半なかばまでプラチナは純じゅん元素げんそとして識別しきべつされなかった。天然てんねんのプラチナにパラジウム、ロジウム、オスミウム、イリジウムが含ふくまれていることは19世紀せいきの初はじめ10年ねんで発見はっけんされた[31]。ロシアの川かわの沖おき積層せきそうの砂すなに含ふくまれるプラチナは1828年ねんからプレートやメダルへの使用しようや、ルーブル硬貨こうかの鋳造ちゅうぞうの原料げんりょうとなった[32]。貨幣かへい用ようのプラチナを生産せいさんした後のちの残留ざんりゅう物ぶつはロシア帝国ていこくで使つかうことができたため、その研究けんきゅうのほとんどは東ひがしヨーロッパで行おこなわれた。

ポーランドの化学かがく者しゃJędrzej Śniadeckiは1807年ねんに南みなみアメリカのプラチナ鉱石こうせきから元素げんそ44（少すこし前まえに小惑星しょうわくせいベスタが発見はっけんされたため「ベスティウム」と呼よんだ）を分離ぶんりした可能かのう性せいがある[33]。しかし、この成果せいかは認みとめられることはなく、後のちに発見はっけんの主張しゅちょうを撤回てっかいしている[11]。

イェンス・ベルセリウスとGottfried Osannは1827年ねんにルテニウムの発見はっけんに近ちかづいた[34]。2人ふたりは王水おうすいでウラル山脈さんみゃくの粗そプラチナを溶解ようかいした後のちに残のこった残留ざんりゅう物ぶつを調査ちょうさした。ベルセリウスは珍めずらしい金属きんぞくを発見はっけんしなかったが、Osannは3つの新あらたな金属きんぞくを見みつけたと考かんがえ、プルラニウム(pluranium)、ルテニウム、ポリニウム(polinium)と呼よんだ[4]。この不一致ふいっちにより残留ざんりゅう物ぶつの組成そせいについてベルセリウスとOsannの間あいだで長ながい間あいだ論ろん争そうとなった[35]。Osannはルテニウムの分離ぶんりを再現さいげんすることができなかったため、最終さいしゅう的てきに自身じしんの主張しゅちょうを撤回てっかいした[35][36]。「ルテニウム」という名前なまえは分析ぶんせきしたサンプルがロシアのウラル山脈さんみゃく由来ゆらいであったためOsannにより選えらばれた[37]。この名前なまえ自体じたいは現在げんざいのウクライナ、ベラルーシ、ロシア西部せいぶ、スロバキア、ポーランドの一部いちぶを含ふくむ歴史れきし的てき地域ちいきであるRus'のラテン語らてんご名めいであるルテニアに由来ゆらいする。

1844年ねん、バルト・ドイツ系けいのロシアの科学かがく者しゃカール・クラウスがGottfried Osannの調製ちょうせいした化合かごう物ぶつに少量しょうりょうのルテニウムが含ふくまれていることを示しめした[4][31]。カザン大学だいがくで研究けんきゅうしていた時ときにルーブルを生産せいさんしたときのプラチナ残留ざんりゅう物ぶつからルテニウムを分離ぶんりした[35]。これは40年ねん前まえにこれより重おもい同族どうぞく元素げんそのオスミウムが発見はっけんされた手法しゅほうと同おなじである[12]。クラウスは酸化さんかルテニウムに新あたらしい金属きんぞくが含ふくまれており、王水おうすいに溶とけない粗そプラチナの部分ぶぶんから6gのルテニウムを得えたことを示しめした[35]。新あらたな元素げんその名前なまえを選えらび、クラウスは「祖国そこくに敬意けいいを表あらわして新あらたな物質ぶっしつにルテニウムと名前なまえをつけました。Osann氏しが自身じしんのルテニウムを放棄ほうきしたが、この言葉ことばは化学かがくにはまだ存在そんざいしないため、私わたしはこの名前なまえでそれを呼よぶ権利けんりがありました」と述のべている[35][38]。

用途ようと

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2016年ねんにおよそ30.9トンのルテニウムが消費しょうひされ、そのうち13.8トンが電気でんき、7.7トンが触媒しょくばい、4.6トンが電気でんき化学かがくであった[15]。

ルテニウムは白金はっきんとパラジウムの合金ごうきんを硬化こうかさせるため、電気でんき接点せってんに使つかわれる。この接触せっしょく部ぶでは薄膜うすまくで十分じゅうぶんな耐久たいきゅう性せいが得えられる。ロジウムと同様どうようの特性とくせいで低てい価格かかくであり[23]、電気でんき接点せってんはルテニウムの主おもな用途ようとである[13][39]。ルテニウム板ばんは電気でんきめっき[40]またはスパッタリング[41]により電気でんき接点せってんおよび電極でんきょく母はは材ざいに用もちいられている。

鉛なまりとビスマスのルテニウム酸さん塩しおを含ふくむ二酸化にさんかルテニウムは、厚あつ膜まくチップ抵抗ていこう器きに使つかわれる[42][43][44]。これら2つの電子でんし用途ようとがルテニウム消費しょうひ量りょうの50%を占しめる[11]。

ルテニウムが白金はっきん族ぞく以外いがいの金属きんぞくと合金ごうきんになることはほとんどないが、少量しょうりょう含ふくむといくつかの特性とくせいが改善かいぜんする。チタン合金ごうきんに加くわえられた耐たい腐食ふしょく性せいが0.1%のルテニウムを含ふくむ特別とくべつな合金ごうきんの開発かいはつにつながった[45]。ジェットエンジンのタービン含ふくむ用途ようとで、一部いちぶの高度こうどな高温こうおん単たん結晶けっしょう超ちょう合金ごうきんにも使つかわれている。EPM-102（3%のルテニウム）、TMS-162（6%のルテニウム）、TMS-138[46]およびTMS-174[47][48]などいくつかのニッケルをベースにした超ちょう合金ごうきん組成そせいがある。後者こうしゃ2つは6%のレニウムを含ふくむ[49]。万年筆まんねんひつのペン先さき（ニブ）には、しばしばルテニウムの合金ごうきんが付つけられている。1944年ねん以降いこう、万年筆まんねんひつ Parker 51 には"RU"ペン先さき（96.2%のルテニウムと3.8%のイリジウムがついた14Kの金かねのペン先さき）が取とり付つけられた[50]。

ルテニウムは、地下ちかおよび水中すいちゅうの構造こうぞう物ぶつのカソード防食ぼうしょく、および塩水えんすいからの塩素えんそ製造せいぞうプロセスの電解でんかい槽そうに用もちいられる混合こんごう金属きんぞく酸化さんか物ぶつ(MMO)アノードの構成こうせい要素ようそである[51]。一部いちぶのルテニウム錯体さくたいの蛍光けいこうは酸素さんそにより消きえるため、酸素さんそのオプトードセンサにおける使用しようが見みいだされる[52]。ルテニウムレッド（英語えいご版ばん）[(NH3)5Ru-O-Ru(NH3)4-O-Ru(NH3)5]6+は、光学こうがく顕微鏡けんびきょうや電子でんし顕微鏡けんびきょうのためにペクチンや核酸かくさんなどのポリアニオン分子ぶんしの染色せんしょくに用もちいられる生物せいぶつ学がく的てき染色せんしょく剤ざいである[53]。ルテニウムのベータ崩壊ほうかい同位どうい体たい106は眼め腫瘍しゅよう、主おもにぶどう膜まくの悪性あくせい黒色こくしょく腫しゅの放射線ほうしゃせん治療ちりょうに用もちいられる[54]。ルテニウム中心ちゅうしんの錯体さくたいは抗こうがん特性とくせいの可能かのう性せいに対たいして研究けんきゅうされている[55]。白金はっきんの錯体さくたいと比較ひかくして、ルテニウムの錯体さくたいは加水かすい分解ぶんかいに対たいしてより大おおきな耐たい性せいと腫瘍しゅように対たいするより選択せんたく的てきな作用さようを示しめす[要よう出典しゅってん]。

四よん酸化さんかルテニウムは、脂肪しぼう油あぶらまたは皮脂ひし性せいの汚染おせん物質ぶっしつについた脂肪しぼうと接触せっしょくすると反応はんのうし褐色かっしょく/黒色こくしょくの二酸化にさんかルテニウム顔料がんりょうを生成せいせいすることにより、見みえない指紋しもんを浮うき出ださせる[56]。

触媒しょくばい

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ルテニウム触媒しょくばいナノ粒子りゅうしがインターカレートされたハロイサイトナノチューブ[57]

多おおくのルテニウム含有がんゆう化合かごう物ぶつは、有用ゆうような触媒しょくばい特性とくせいを示しめす。触媒しょくばいは反応はんのう媒体ばいたいに溶解ようかいする均一きんいつ触媒しょくばい、およびそうではない不ふ均一きんいつ触媒しょくばいに分わけられる。

ルテニウムナノ粒子りゅうしはハロイサイト内ないで形成けいせいできる。この豊富ほうふにある鉱物こうぶつは自然しぜんに圧延あつえんナノシート（ナノチューブ）の構造こうぞうを持もち、その後ごの工業こうぎょう用よう触媒しょくばいでの使用しように対たいしてRuナノクラスター合成ごうせいとその製造せいぞうの両方りょうほうを支持しじする[57]。

均一きんいつ触媒しょくばい

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三さん塩化えんかルテニウムを含ふくむ溶液ようえきは、オレフィンのメタセシス反応はんのうに対たいして非常ひじょうに活性かっせいがある。このような触媒しょくばいは例たとえばポリノルボルネンの製造せいぞうに対たいして商業しょうぎょう的てきに使用しようされている[58]。はっきり定義ていぎされたルテニウムカルベンおよびアルキリデン錯体さくたいは、似にた反応はんのう性せいを示しめし、工業こうぎょうプロセスに対たいする機構きこう的てきな洞察どうさつを提供ていきょうする[59]。例たとえば、グラブス触媒しょくばいは医薬品いやくひんや先端せんたん材料ざいりょうの調合ちょうごうに用もちいられている。

 
RuCl3触媒しょくばいによる開ひらけ環かんメタセシス重合じゅうごう反応はんのうによりポリノルボルネンが得えられる

ルテニウム錯体さくたいは移動いどう水素すいそ化か（"borrowing hydrogen"反応はんのうとも呼よばれる）に対たいして活性かっせいの高たかい触媒しょくばいである。このプロセスは、ケトン、アルデヒド、イミンのエナンチオ選択せんたく的てき水素すいそ化かに使つかわれる。この反応はんのうは野依のより良治よしはるにより導入どうにゅうされたキラルなルテニウム錯体さくたいを用もちいる[60]。例たとえば、 (シメン)Ru(S,S-TsDPEN)は、ベンジルの(R,R)-ヒドロベンゾインへの水素すいそ化かを触媒しょくばいする[61][62]。この反応はんのうではギ酸ぎさん塩しおと水みず/アルコールがH2源みなもとになる[63][64]。

 
[触媒しょくばいRuCl(S,S-TsDPEN)(シメン)]による(R,R)-ヒドロベンゾイン合成ごうせい（収おさむ率りつ100%, ee >99%)

2001年ねんのノーベル化学かがく賞しょうは、不ふ斉ひとし水素すいそ化かの分野ぶんやへの貢献こうけんで野依のより良治よしはるに贈おくられた。

2012年ねん、有機ゆうきルテニウム触媒しょくばいを研究けんきゅうする北野きたの政明まさあきと共同きょうどう研究けんきゅう者しゃは、電子でんし供与きょうよ体たいおよび可逆かぎゃく水素すいそ貯蔵ちょぞうとして安定あんていしたエレクトライドを用もちいるアンモニア合成ごうせいを実証じっしょうした[65]。地方ちほうの農業のうぎょうで用もちいるための小規模しょうきぼで断続だんぞく的てきなアンモニアの生産せいさんは、孤立こりつした地方ちほうの施設しせつで風力ふうりょくタービンにより生成せいせいされる電力でんりょくのシンクとして電気でんきグリッド接続せつぞくの実行じっこう可能かのうな代替だいたい物ぶつであるかもしれない[要よう出典しゅってん]。

不ふ均一きんいつ触媒しょくばい

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ルテニウムに促進そくしんされたコバルト触媒しょくばいはフィッシャー・トロプシュ法ほうで使つかわれる[66]。

新あらたに出でてきている用途ようと

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いくつかのルテニウム錯体さくたいは可視かしスペクトル全体ぜんたいで光ひかりを吸収きゅうしゅうし、太陽たいようエネルギー技術ぎじゅつのために活発かっぱつに研究けんきゅうされている。例たとえば、ルテニウムをベースとした化合かごう物ぶつは有望ゆうぼうな新あたらしい低ていコストの太陽たいよう電池でんちシステムである色素しきそ増ぞう感かん太陽たいよう電池でんちの光ひかり吸収きゅうしゅうに使つかわれている[67]。

多おおくのルテニウムベースの酸化さんか物ぶつは、量子りょうし臨界りんかい点てんの挙動きょどう[68]、エキゾチック超ちょう伝導でんどう（ルテニウム酸さんストロンチウム（英語えいご版ばん）で）[69]、高温こうおん強つよ磁性じせい[70]などとても異常いじょうな特性とくせいを示しめす。

マイクロエレクトロニクスにおけるルテニウム薄膜うすまくの適用てきよう

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比較的ひかくてき最近さいきんに、ルテニウムはマイクロエレクトロニクスの部品ぶひん内ないの金属きんぞくやケイ化物ばけものを有益ゆうえきに置おき換かえることができる材料ざいりょうとして提案ていあんされている。四よん酸化さんかルテニウム(RuO4)は揮発きはつ性せいが高たかく、三さん酸化さんかルテニウム(RuO3)も同様どうようである[71]。ルテニウムを（例たとえば酸素さんそプラズマで）揮発きはつ性せい酸化さんか物ぶつに酸化さんかすることで、簡単かんたんにパターン化かすることができる[72][73][74][75]。一般いっぱん的てきな酸化さんかルテニウムの特性とくせいにより、ルテニウムはマイクロエレクトロニクスの製造せいぞうに必要ひつような半導体はんどうたいプロセス技術ぎじゅつと互換ごかん性せいのある金属きんぞくとなる。

マイクロエレクトロニクスの小型こがた化かを続つづけていくためには、寸法すんぽうの変化へんかに合あわせて新あらたな材料ざいりょうが必要ひつようである。マイクロエレクトロニクスのルテニウム薄膜うすまくには主おもに3つの用途ようとがある。1つ目めは次世代じせだいの3次元じげんDRAMにおいて五ご酸化さんかタンタル(Ta2O5)やチタン酸さんバリウムストロンチウム((Ba, Sr)TiO3、BSTとしても知しられる)の両側りょうがわの電極でんきょくとしてルテニウム薄膜うすまくを用もちいることである[76][77][78]。ルテニウム薄膜うすまく電極でんきょくは別べつのRAMであるFRAMのチタン酸さんジルコン酸さん鉛なまり(Pb(ZrxTi1−x)O3、PZTとしても知しられる)の上うえに堆積たいせきもできる[79][80]。白金はっきんは実験じっけん室しつではRAMの電極でんきょくとして使つかわれているが、パターン化かするのは難むずかしい。ルテニウムは白金はっきんと化学かがく的てきに似にており、RAMの機能きのうを維持いじするが白金はっきんのパターニングとは異ことなり簡単かんたんである。2つ目めはpドープMOSFETの金属きんぞくゲートとしてルテニウムの薄膜うすまくを使つかうことである[81]。MOSFETのシリサイドゲートを金属きんぞくゲートに置おき換かえる場合ばあい、金属きんぞくの重要じゅうようとなる特性とくせいは仕事しごと関数かんすうである。仕事しごと関数かんすうは周囲しゅういの材料ざいりょうと一致いっちする必要ひつようがある。p-MOSFETの場合ばあい、ルテニウムの仕事しごと関数かんすうはHfO2, HfSiOx, HfNOx, HfSiNOxなどの周囲しゅういの材料ざいりょうと一致いっちする最高さいこうの材料ざいりょう特性とくせいであり、所望しょもうの電気でんき特性とくせいが達成たっせいされる。ルテニウム膜まくの3つ目めの大だい規模きぼな用途ようとは、銅どうデュアルダマシンプロセスにおけるTaNとCuの間あいだの接着せっちゃく促進そくしん剤ざいと電気でんきめっきシード層そうの組くみ合あわせである[82][83][84][85][86]。窒化タンタルとは対照たいしょう的てきに銅どうはルテニウム上じょうに直接ちょくせつ電気でんきめっきできる[87]。銅どうはTaNにあまり接着せっちゃくしないが、Ruにはよく接着せっちゃくする。TaNバリア層そう上じょうにルテニウムの層そうを堆積たいせきさせることにより、銅どうの接着せっちゃく性せいが改善かいぜんされ、銅どうシード層そうの堆積たいせきは不要ふようになる。

他ほかにも提案ていあんされている用途ようとがある。1990年ねん、IBMの科学かがく者しゃは、ルテニウム原子げんしの薄うす層そうが隣となり合あう強つよ磁性じせい層間そうかんに他たの非ひ磁性じせいスペーサー層そう元素げんそよりも強つよい反はん平行へいこう結合けつごうを作つくり出だすことを発見はっけんした。このようなルテニウム層そうはハードディスクドライブの最初さいしょの巨大きょだい磁気じき抵抗ていこう読よみ取とり素子そしで使つかわれていた。2001年ねん、IBMは非公式ひこうしきには"pixie dust"と呼よばれ、現在げんざいのハードディスクドライブメディアのデータ密度みつどを4倍ばいにすることができるルテニウム元素げんその3原子げんし層そうを発表はっぴょうした[88]。

自然しぜんルテニウム

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詳細しょうさいは「自然しぜんルテニウム」を参照さんしょう

1973年ねんに北海道ほっかいどうの雨竜川うりゅうがわで、ルテニウムを最もっとも含ふくむ白金はっきん族ぞく元素げんその合金ごうきんが発見はっけんされ、命名めいめい規則きそくから自然しぜんルテニウム (Ruthenium) と登録とうろくされた。初はつの元素げんそ鉱物こうぶつの日本にっぽん産さん新しん鉱物こうぶつである。

脚注きゃくちゅう

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[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]
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