Chapitres
Le ruthénium est un élément chimique qui porte le numéro 44 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Ru |
| Numéro atomique | 44 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 8 |
| Période | 5 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 12,1 g.cm-3 |
| Dureté | 6,5 |
| Couleur | Blanc |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 101,07 u |
| Rayon atomique | 130 pm |
| Configuration électronique | [Kr] 5s1 4d7 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 15 | 1 |
| Oxyde | Acide faible |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 2334 °C |
| Point d'ébullition | 4150 °C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire autour du ruthénium
Étymologie
Le nom du ruthénium provient du latin "ruthenia" qui signifie "Russie". Il a été nommé ainsi en hommage à Karl Ernst Claus qui l'a découvert alors qu'il travaillait pour l'Académie des Sciences de Russie.
Découverte du ruthénium
La première fois que l'on entend parler du ruthénium est en 1844 lorsque Karl Ernst Claus l'identifie dans des résidus poudreux de création de platine. Il l'isole alors. Cela lui permit par la suite de démontrer la présence d'un nouveau métal, encore inconnu, dans l'oxyde de ruthénium.
Karl Ernst Claus
Karl Ernst Claus est un chimiste d’origine allemande ayant vécu entre 1796 et 1864. Professeur à l'université impériale de Kazan et membre de l'Académie des sciences de Russie, il a atteint la postérité pour avoir découvert le ruthénium en 1844.
Présence à l’état naturel de l'élément 44
Le ruthénium n'est que très légèrement présent dans la croûte terrestre. Son clarke avoisine les 1 mg par tonne.
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
Le plus souvent, on le rencontre en alliage avec du platine et de l'iridium, mais il est aussi possible plus rarement de trouver du ruthénium l'état pur. Il est dans ce cas sous forme métallique que l'on appelle ruthénium natif.
Ruthénium natif
- Le nickel,
- Le fer,
- Le cuivre.
Les principaux gisements se trouvent en divers points de la Terre, à savoir :
- Afrique du Sud
- Autriche
- Australie
- Bulgarie
- Canada
- Québec
- Chine
- Colombie
- États-Unis
- Arkansas
- Éthiopie
- France
- Indonésie
- Japon
- Mongolie
- Nouvelle-Zélande
- République Dominicaine
- Russie
- Turquie
- Tchéquie
Comme il est très rare, il est utilisé en bijouterie en temps que substitut du platine par exemple. Utilisé en alliage, il permet également de renforcer la dureté.
La production du ruthénium
Il est produit aux alentours de 12 tonnes de ruthénium chaque année, le plus souvent en temps que sous-produit de l'extraction d'autres métaux tels que le platine, le rhodium, le palladium ou encore l'iridium.
Propriétés physiques et chimiques des différents corps simples et composés de ruthénium
Le ruthénium sous sa forme simple
Sous sa forme de corps simple, le ruthénium est un métal de couleur blanche ou grise claire, voire argentée. Même s'il est assez dur, il se révèle être facilement cassant. Il dispose aussi d'une grande résistances aux fluctuations thermiques que ce soir le chaud ou le froid. Grâce à ses propriétés, il peut être utilisé comme catalyseur dans les réactions chimiques : que ce soit pour aider à l'hydrogénation ou encore dans certaines réductions et oxydations. Il est très résistant aux attaques, impossible à dissoudre dans l'eau, inaltérable à l'air libre est inattaquable par les acides, là où l'eau régale dissout le platine par exemple.
L’eau régale est un mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique avec des proportion allant de 2 à 4 volumes d’acide chlorhydrique pour 1 d’acide nitrique. Aussi appelée eau royale, elle tire son nom de sa capacité à dissoudre des métaux nobles comme de l’or ou du platine par exemple
Cependant, on peut le dissoudre sans trop de difficulté dans les bases fondues.
Le ruthénium sous sa forme composée
Quand il est utilisé en alliages, le ruthénium permet d'augmenter la dureté d'autres métaux, notamment ceux du palladium et du platine. Il deviennent alors très dur et d'une très bonne conductivité électrique, ce qui le permet de nombreuses applications. 
Isotopes du ruthénium
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
On connaît 34 isotopes au ruthénium, leur nombre de masse variant entre 87 et 120.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Pour finir, il dispose aussi de 7 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Parmi ces 34 isotopes, seuls 7 sont stables. Les voici :
- Le ruthénium 96,
- Le ruthénium 98,
- Le ruthénium 99,
- Le ruthénium 100,
- Le ruthénium 101,
- Le ruthénium 102,
- Le ruthénium 104.
Au sein des 27 radioisotopes restants, celui avec la plus grande durée de demie-vie est le ruthénium 106 avec une durée de demie-vie de plus de 373 jours et celui avec la plus petite durée de demie-vie est le ruthénium 87 avec une durée de demie-vie de 50 ms.
Utilisations du ruthénium
Au quotidien
On le lie au palladium ou au platine afin de former les mines des stylos à bille ou encore pour la confection d'électrodes.
Dans l'industrie automobile
Un alliage de ruthénium et de platine recouvre les têtes des bougies d'allumage pour les voitures de compétition qui demandent une grande résistance à la chaleur et aux contraintes.
En informatique
Le ruthénium entre dans la composition des disques dur. Une couche d'une épaisseur de trois atomes de ruthénium est ainsi placée entre deux couches magnétiques. Cette technique permet de stocker un grand nombre d'informations sur un espace très réduit.
Dans le domaine de la chimie
On se sert du ruthénium comme catalyseur pour augmenter la rapidité des réactions chimiques : pour décomposer l'acide formique, pour les réductions de liaisons carbonyles ou encore pour les réactions de métathèse.
En électricité
Une fois passé sous la barre des -262,55 °C, le ruthénium devient supraconducteur.
La supraconductivité, ou supraconduction, correspond à un état de la matière dans lequel il y a absence totale de résistance électrique mais dans laquelle il y a expulsion du champ magnétique (on parle d’effet Meissner). On appelle ces matériaux des matériaux supraconducteurs
Dans le domaine de la joaillerie
Etant un élément très rare, le ruthénium est utilisé en bijouterie, horlogerie et joaillerie, que ce soit en revêtement de surface ou en cristaux purs. 
Toxicité et écotoxicité du ruthénium
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le ruthénium attaque la peau et a un rôle cancérigène. Depuis les dernières années, on remarque que le taux de ruthénium présent dans l'environnement est en nette augmentation. Ceci étant sûrement dû à l'augmentation de rejets de la part des pots catalytiques automobiles. Dans la nature, il s'accumule dans les os des animaux. Il en a été retrouvé des traces dans des mammifères, des poissons ou encore des gastéropodes. Cela prouve que cet élément toxique est assimilé par tout types d'animaux et qu'il faut donc essayer de contenir au maximum son épandage dans la nature.
Vous avez aimé cet article ? Notez-le !
Loading...
Si vous désirez une aide personnalisée, contactez dès maintenant l’un de nos professeurs !