Ruthenium(IV)-oxid

Kristallstruktur
_ Ru^4+ 0 _ O^2−
Allgemeines
Name	Ruthenium(IV)-oxid
Andere Namen	Rutheniumdioxid
Verhältnisformel	RuO2
Kurzbeschreibung	blau-schwarzes[1], geruchloses Pulver[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12036-10-1 (wasserfrei) 32740-79-7 (Hydrat) 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
ΔHf^0	−305 kJ·mol^−1 [3]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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]

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

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

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

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). 
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 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
4. H. Schafer: Z.an.allg. Chem. 319, 1963, S. 327.
5. R. W. G. Wyckoff: Crystal Structures. Band 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.
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. Karlheiz Bock: Dickschichttechnik. (PDF) In: Fakultät Elektrotechnik der Technischen Universität Dresden. TU Dresden, 1. Oktober 2014, abgerufen am 18. Februar 2019.