Ruthenium(IV)-oxid

Kristallstruktur
	_ Ru4+ 0 _ O2−
Allgemeines
Name	Ruthenium(IV)-oxid
Andere Namen	Rutheniumdioxid
Verhältnisformel	RuO2
Kurzbeschreibung	blau-schwarzes[1], geruchloses Pulver[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	234-840-6
ECHA-InfoCard	100.031.660
PubChem	82848
ChemSpider	74760
Wikidata	Q417022
Eigenschaften
Molare Masse	133,07 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	6,97 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	> 955 °C[2]
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] Gefahr
H- und P-Sätze	H: 272
	P: 210‐220‐221‐280‐370+378‐501 [2]
Toxikologische Daten	4580 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[2]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−305 kJ·mol−1 [3]
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Ruthenium(IV)-oxid ist eine chemische Verbindung des Rutheniums aus der Gruppe der Oxide.

Gewinnung und Darstellung

Ruthenium(IV)-oxid kann zum Beispiel durch Hydrolyse von Rutheniumhalogeniden (z. B. Ruthenium(III)-chlorid) gewonnen werden.[4]

Einkristalle des Oxides lassen sich durch eine CVT-Methode (Chemical Vapor Transport) herstellen. Hierfür wird zunächst Ruthenium-Schwamm im Sauerstoffstrom bei 1000 °C zum polykristallinen Oxid umgesetzt. Dieses Oxid wird dann in einem 3-Zonen-Ofen im Sauerstoffstrom bei 1190 °C in ein flüchtiges Oxid überführt, welches sich dann in einer kälteren Region des Rohres bei 1090 °C wieder zu Sauerstoff und Ruthenium(IV)-oxid zersetzt, wobei 3 bis 4 mm große Einkristalle der Zielverbindung entstehen. Für die Umsetzung von 2 g des polykristallinen Ausgangsmaterials wird eine Reaktionszeit von etwa 15 Tagen benötigt.[1]

{\ce {2RuO2 + O2 <=> 2RuO_{3(g)}}}

{\ce {RuO2 + O2 <=> RuO_{4(g)}}}

Eigenschaften

Wasserfreies Ruthenium(IV)-oxid ist blauschwarz und geruchlos. Es besitzt eine Rutil-Kristallstruktur. Daneben existiert auch eine schwarze, hydratisierte Form, welche oberhalb von 75 °C Kristallwasser abspaltet.[5][6]

Verwendung

Ruthenium(IV)-oxid wird für die Beschichtung von Titan-Anoden, wie sie beispielsweise für die Chloralkali-Elektrolyse benötigt werden, und in der Elektronikindustrie verwendet.[7][8] Außerdem wird Rutheniumoxid in Widerstandsthermometern für extrem tiefe Temperaturen verwendet.[9]

Weitere Anwendung findet es im Bereich der Mikroelektronik als Wirksubstanz in Widerstandspasten für die Dickschichttechnik.[10]

Einzelnachweise

D. B. Rogers et al.: Single crystals of transition-metal dioxides – A. Ruthenium and iridium dioxides. In: F. A. Cotton (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 13. McGraw-Hill Book Company, 1972, ISBN 0-07-013208-9, S. 135–145 (englisch).
Eintrag zu Ruthenium(IV)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)
A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 2. Band: Nebengruppenelemente, Lanthanoide, Actinoide, Transactinoide. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049590-4, S. 1975 (Leseprobe: Teil C – Nebengruppenelemente. Google-Buchsuche).
H. Schafer: Z.an.allg. Chem. 319, 1963, S. 327.
R. W. G. Wyckoff: Crystal Structures. Vol. 1, Interscience/ John Wiley & Sons, 1963.
A. F. Wells: Structural Inorganic Chemistry. 4. Auflage. Clarendon Press, Oxford 1975.
O. De Nora: Chem. Eng. Techn. 42, 1970, S. 222.
G. S. Iles: Platinum Met. Rev. 11, 1967, S. 126.
A low noise thermometer readout for ruthenium oxide resistors. In: Review of scientific instruments. Band 73, Nr. 10, Oktober 2002 (nasa.gov [PDF; 186 kB; abgerufen am 4. August 2011]).
Prof. Dr.-Ing. Karlheiz Bock: Dickschichttechnik. (PDF) In: Fakultät Elektrotechnik der Technischen Universität Dresden. TU Dresden, 1. Oktober 2014, abgerufen am 18. Februar 2019.

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[IS13-1] D. B. Rogers et al.: Single crystals of transition-metal dioxides – A. Ruthenium and iridium dioxides. In: F. A. Cotton (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 13. McGraw-Hill Book Company, 1972, ISBN 0-07-013208-9, S. 135–145 (englisch).

[GESTIS-2] Eintrag zu Ruthenium(IV)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)

[3] A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 2. Band: Nebengruppenelemente, Lanthanoide, Actinoide, Transactinoide. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049590-4, S. 1975 (Leseprobe: Teil C – Nebengruppenelemente. Google-Buchsuche).

[4] H. Schafer: Z.an.allg. Chem. 319, 1963, S. 327.

[5] R. W. G. Wyckoff: Crystal Structures. Vol. 1, Interscience/ John Wiley & Sons, 1963.

[6] A. F. Wells: Structural Inorganic Chemistry. 4. Auflage. Clarendon Press, Oxford 1975.

[7] O. De Nora: Chem. Eng. Techn. 42, 1970, S. 222.

[8] G. S. Iles: Platinum Met. Rev. 11, 1967, S. 126.

[abc-9] A low noise thermometer readout for ruthenium oxide resistors. In: Review of scientific instruments. Band 73, Nr. 10, Oktober 2002 (nasa.gov [PDF; 186 kB; abgerufen am 4. August 2011]).

[10] Prof. Dr.-Ing. Karlheiz Bock: Dickschichttechnik. (PDF) In: Fakultät Elektrotechnik der Technischen Universität Dresden. TU Dresden, 1. Oktober 2014, abgerufen am 18. Februar 2019.