Rutenio: proprietà, composti, usi

Il rutenio è un metallo del blocco d appartenente al Gruppo 8 e al 5° periodo della Tavola Periodica avente configurazione elettronica Kr 4d⁷5s¹ con numero atomico 44.
Il chimico russo Karl Karlovich Klaus scoprì l’elemento nel 1844 mentre analizzava il residuo di un campione di roccia contenente platino proveniente dagli Urali.

Il nome del rutenio deriva dalla parola latina Ruthenia che significa Russia. Fu ottenuto dalla calcinazione del rutenio ammonio cloruro (NH₄)₂RuCl₆

Il rutenio fa parte dei metalli appartenenti ai metalli del gruppo del platino che sono caratterizzati proprietà fisiche e chimiche simili. Ad esempio attività catalitica, resistenza alla corrosione, resistenza all’ossidazione ad elevate temperatura, basso coefficiente di dilatazione termica, alto punto di fusione e si trovano generalmente negli stessi depositi minerari.

Proprietà

È un metallo duro e fragile, molto raro, di colore bianco-argenteo che si ossida all’aria solo ad elevate temperature. Come i metalli di transizione ed in particolare l’osmio che appartiene al suo stesso Gruppo, il rutenio  ha molti stati di ossidazione ovvero +2,+3,+4,+6 e +8 sebbene gli stati di ossidazione più comuni siano +2, +3 e +4.

Composti

Forma composti con l’ossigeno quando presenta numero di ossidazione più alto. Infatti nel tetrossido di rutenio RuO₄ ha numero di ossidazione +8, nel perrutenato RuO₄^– ha numero di ossidazione +7 e nel rutenato RuO₄^2-.

Il rutenio forma composti con gli alogeni come il trifluoruro di rutenio RuF₃, il tetrafluoruro RuF₄, il pentacloruro a molecola tetramera [RuF₅]₄ e l’esafluoruro RuF₆.

Forma composti metallo carbonili come Ru(CO)₅, Ru₂(CO)₉ e Ru₃(CO)₁₂ .

Da luogo a formazione di composti ciclopentadienilici come il rutenocene Ru(C₅H₅)₂ appartenente alla categoria dei metalloceni.

Il rutenio forma molti composti di coordinazione. Il rutenio (III) dà composti come [Ru(C₂O₄)₃]^3- .

Con numero di ossidazione 2 forma i complessi più importanti di tipo esacoordinati. In essi sono presenti l’azoto o il fosforo quali donatori come [Ru(NH₃)₆]²⁺.

Forma inoltre complessi che possono costituire un’alternativa a quelli del platino nella terapia per il cancro.

Il rutenio non reagisce con gli acidi e resiste all’attacco dell’acqua regia ma reagisce con  l’ipoclorito di sodio per formare rutenati, perrutenati e tetrossido di rutenio.

Usi

Il rutenio è utilizzato prevalentemente per ottenere leghe spesso con il platino o con il palladio. Queste leghe hanno maggiore durezza e resistenza agli attacchi chimici utilizzate per contatti elettrici, dispositivi per la misurazione di temperature molto elevate o molto basse.

Viene utilizzato anche in leghe con il titanio rendendolo più resistente alla corrosione infatti l’aggiunta dello 0.1% di rutenio rende la lega di titanio cento volte più resistente alla corrosione.

I composti del rutenio vengono utilizzati quali catalizzatori in molte reazioni di sintesi organiche come l’idratazione dei nitrili che porta alla formazione di ammidi:

R-CN + H₂O → RCONH₂

Il catalizzatore utilizzato per questa reazione è RuH₂(PPh₃)₄

I catalizzatori di Grubbs contenti composti del rutenio catalizzano la metatesi delle olefine.  I complessi del rutenio catalizzano la reazione di Noyori  che porta alla idrogenazione asimmetrica di aldeidi, chetoni e immine.

Esso costituisce anche un catalizzatore innovativo per la sintesi dell’ammoniaca. Con i catalizzatori tradizionali la reazione di sintesi richiede una elevata pressione con conseguente dispendio di energia mentre con un catalizzatore del tipo Ba-Ru-MgO la pressione può essere ridotta del 50%

Per il suo aspetto inconfondibile può essere usato per ottenere gioielli che hanno tuttavia un prezzo molto elevato stante la rarità dell’elemento