Ruthenium Ratgeber – Eigenschaften und Verwendung

Ruthenium ist ein Edelmetall, das anders als Gold, Silber oder Platin im alltäglichen Leben nahezu keine Rolle spielt. Genutzt wird das Platinmetall nur in geringem Maße, wohl auch, da es sich um eines der seltensten nicht-radioaktiven Elemente auf unserem Planeten handelt. Wichtig für das Leben, das wir heute führen, ist das Material aber dennoch. So wird es vor allem für die Herstellung von Festplatten benötigt. Interessant könnte daher in Zukunft die Entwicklung des Rutheniumpreises sein, da der Bedarf an diesem Edelmetall mit hoher Wahrscheinlichkeit steigen wird, gleichzeitig jedoch immer geringere Mengen des Materials förderfähig sein werden. Einen starken Kurssprung nach oben gab es bereits von Februar bis Mai 2021. In diesem Zeitraum verdreifachte sich sein Wert beinahe.

Chemische Eigenschaften von Ruthenium

Ruthenium mit dem Elementsymbol „Ru“, dessen Name sich von der lateinischen Bezeichnung für Russland „Ruthenia“ ableitet, befindet sich im Periodensystem in der Gruppe 8 (auch Eisengruppe genannt), besitzt die Ordnungszahl 44 und zählt zu den sogenannten Übergangsmetallen.

Das Platinmetall ist ein reaktionsträges Edelmetall, das erst bei Temperaturen über 700 °C mit dem Sauerstoff in der Luft reagiert und dabei Ruthenium(VIII)-oxid bildet. Eine Reaktion mit Fluor und Chlor, bei der Ruthenium(VI)-fluorid beziehungsweise Ruthenium(III)-chlorid gebildet wird, tritt bei Ruthenium ebenfalls erst bei großer Hitze auf.

In Säuren wie Schwefel-, Salpeter oder Flusssäure sowie in Königswasser löst sich das Edelmetall nicht. Chlor- und Bromlösungen greifen das Material langsam, Cyanidlösung und Quecksilber(II)-chlorid hingegen schnell an.

Physikalische Eigenschaften von Ruthenium

Ruthenium ist ein silberweißes, sprödes Metall, das mit einer Mohshärte von 6,5 sehr hart ist. Das Metall besitzt eine Dichte von 12,37 Gramm pro Kubikzentimeter – damit ist es in der Gruppe der Platinmetalle nur schwerer als Palladium. Die Schmelztemperatur ist mit 2300 °C und die Siedetemperatur mit 3900 °C sehr hoch.

Ruthenium-Vorkommen

Ruthenium ist eines der seltensten nicht-radioaktiven Elemente der Erde und befindet sich mit einer Häufigkeit von rund 1 ppb (parts per billion) Masseanteil in der Erdkruste, also 0,001 Gramm pro Kubikmeter. In der Erdhülle bis 16 Kilometern Tiefe beträgt der Masseanteil 20 ppb, also 0,020 Gramm pro Kubikmeter.

Meist ist das Edelmetall mit anderen Platinmetallen vergesellschaftet – oft in gediegener Form. Daneben sind allerdings auch 13 rutheniumhaltige Minerale bekannt, bei denen es sich um Legierungen mit anderen Platinmetallen sowie Arsenide.

In abgebrannten Brennelementen von Kernreaktoren lässt sich das Edelmetall als Spaltprodukt finden. Das aus den Brennstäben entnommene Ruthenium ist nicht radioaktiv. Dennoch ist die Gewinnung des Edelmetalls aus abgebranntem Kernbrennstoff bis dato (Stand 2022) untersagt.

Förderung von Ruthenium

Platinmetalle sind sich grundsätzlich recht ähnlich und besitzen eine nur geringe Reaktivität. Daher ist es schwierig, Ruthenium zu isolieren.

Bei Erzen mit einer hohen Konzentration an Ruthenium findet üblicherweise eine Destillation statt, bei der eine Lösung mit drei- oder sechswertigem Ruthenium mit Oxidationsmitteln (etwa Chlor, Kaliumpermanganat oder Chloraten) versetzt wird. So kommt es zu einer Oxidation des Rutheniums zu leicht flüchtigem Ruthenium(VIII)-oxid, das in verdünnter Salzsäure aufgefangen und anschließend zu Chlororuthenat-Komplexen reduziert werden kann.

Bei Erzen mit einer geringen Konzentration an Ruthenium werden erst die anderen Platinmetalle mit entsprechenden Verfahren isoliert.

Weiterhin kann Ruthenium aus dem Anodenschlamm, der bei der Nickelproduktion anfällt, neben anderen Platinmetallen gewonnen werden.

Verwendung von Ruthenium

Jährlich werden nur geringe Mengen an Ruthenium genutzt, wobei das meiste davon in der Elektronikindustrie benötigt wird.

Elektonik

Seit dem Jahr 2006 wird Ruthenium vorwiegend für das Perpendicular Recording benötigt. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, das der Speicherung von Daten auf Festplatten dient. Eine dünne Schicht Ruthenium wird hier benötigt, um eine weichmagnetische Unterschicht von der Speicherschicht, bestehend aus einer Cobalt-Chrom-Platin-Legierung, zu trennen. Ruthenium besitzt nämlich eine hexagonale Kristallstruktur, deren Gitterkonstante eine ähnliche wie die der Speicherschicht-Legierung ist.

Weiterhin kommt das Edelmetall in einer dünnen Schicht in elektrischen Kontakten vor – vor allem da es härter ist als andere einsetzbare Metalle und damit eine höhere Abriebbeständigkeit besitzt.

Chemische Industrie

In der chemischen Industrie kommt Ruthenium als Legierungsbestandteil von Titanlegierungen zum Einsatz.

Medizin

Einige Zahnfüllungen aus Platin- oder Palladiumlegierungen enthalten Ruthenium, das der Legierung eine höhere Härte verleiht.

Darüber hinaus haben einige Rutheniumkomplexe pharmakologisches Potenzial und werden deshalb als Wirkstoff für verschiedene Anwendungen erforscht. In Zytostatika, also in Mitteln zur Krebstherapie, könnten Rutheniumkomplexe eine Alternative zu Cisplatin beziehungsweise Carboplatin darstellen.

Weiterhin werden Rutheniumverbindungen als Antibiotikum, Immunsuppressivum und antimikrobielle Substanz untersucht.

Gebrauchsgegenstände

Auch die Federspitzen von Füllfederhaltern bestehen manchmal aus Platin- oder Palladiumlegierungen, die Ruthenium enthalten.

Ruthenium-Legierungen

In Legierungen kommt das Edelmetall nur in minimalen Mengen vor. So werden 0,1 Prozent des Ruthenium Titan hinzugefügt, um diesem eine bessere Korrosionsbeständigkeit zu verleihen. In Platin- und Palladiumlegierungen kommt das Platinmetall zum Einsatz, um die Härte zu erhöhen.

Rutheniumpreis und die Entwicklung

Wie auch bei der Preisentwicklung anderer Edelmetalle spielen bei der Entwicklung des Rutheniumpreises Angebot und Nachfrage eine wichtige Rolle. Bis Ende 2017 kostete eine Unze des Edelmetalls weniger als 100 Euro. Seitdem ist der Preis stark gestiegen, wobei er von Anfang 2018 bis Anfang 2021 zwischen rund 150 und 250 Euro pendelte. Ein starker Preisanstieg stellte sich erst ab Ende Januar 2021 ein. Von da an stieg der Rutheniumkurs bis Mitte Mai 2021 auf mehr als 350 Euro. Zu diesem Zeitpunkt kam es dann zu einer wahren Preisexplosion – innerhalb von 14 Tagen stieg der Preis für das Edelmetall auf mehr als 650 Euro. Inzwischen ist der Kurs, nachdem er zwischenzeitlich wieder leicht gefallen, gestiegen und wieder gefallen war, auf einem ähnlich hohen Niveau wie bereits Ende Mai 2021.