Ru · Élément 44 · Métal de transition
Un métal du groupe du platine qui durcit ses voisins et catalyse la synthèse de l’ammoniac.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe le ruthénium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Même élément, neutrons différents
Tous les atomes de ruthénium ont le même nombre de protons, 44, et ne diffèrent que par leur nombre de neutrons : ces variantes sont ses isotopes. Le plus courant, Ru-102, a 58 neutrons et représente 31,55 % du ruthénium naturel.
| ISOTOPE | Neutrons | Abondance naturelle | Demi-vie | Mode de désintégration |
|---|---|---|---|---|
| Ru-96 | 52 | 5,54 % | Stable | — |
| Ru-98 | 54 | 1,87 % | Stable | — |
| Ru-99 | 55 | 12,76 % | Stable | — |
| Ru-100 | 56 | 12,60 % | Stable | — |
| Ru-101 | 57 | 17,06 % | Stable | — |
| Ru-102 le plus courant | 58 | 31,55 % | Stable | — |
| Ru-104 | 60 | 18,62 % | Stable | — |
| Ru-106 | 62 | — | 371,8 j | β⁻ |
Le raccourci scolaire, masse atomique arrondie moins numéro atomique, donne 57 pour le ruthénium, mais son atome le plus courant a 58 neutrons : la masse atomique, 101,07, est une moyenne sur tous les isotopes naturels.
Modes de désintégration
Données : IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, évaluations des états fondamentaux, consultées le 10 octobre 2026. L’abondance est la part des atomes dans l’élément naturel ; un tiret signifie que l’isotope n’a pas d’abondance naturelle de référence.
Taille, à l’échelle
Rayon de 134 pm — soit 0,134 nm ; il en faudrait donc environ 3,73 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Entre 2607 K et 4423 K, le ruthénium est liquide : une plage de 1816 K.
Où il se trouve
Dans le tableau, le ruthénium occupe la période 5, groupe 8. Tous les éléments du groupe 8 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres métaux de transition
Tous les métaux de transitionL’histoire
Le ruthénium (Ru) est l’élément 44, un métal dur, cassant, d’un blanc argenté, et l’un des six métaux du groupe du platine, avec le rhodium, le palladium, l’osmium, l’iridium et le platine. Il se trouve dans le groupe 8, sous le fer. Il fond à 2 334 °C (2 607 K) et a une masse volumique de 12,45 g/cm³. À température ambiante, le ruthénium résiste aux acides, même à l’eau régale, mais il est attaqué par les alcalis fondus en présence d’oxydants.
Le ruthénium possède 44 électrons répartis sur cinq couches, selon la distribution 2, 8, 18, 15, 1, avec la configuration [Kr] 4d⁷ 5s¹. Il présente plus d’états d’oxydation que la plupart des éléments, jusqu’à +8 dans le tétroxyde de ruthénium ; les plus courants sont +2, +3 et +4.
Le ruthénium naturel est un mélange de sept isotopes stables, le plus abondant étant le ruthénium-102, avec environ 32 %. L’isotope radioactif ruthénium-106, dont la demi-vie est d’environ un an, est un produit de la fission de l’uranium.
En 1808, le chimiste polonais Jędrzej Śniadecki a annoncé un nouveau métal, qu’il a appelé vestium, dans du minerai de platine d’Amérique du Sud, et en 1828 Gottfried Osann, à Tartu, a annoncé du ruthénium et d’autres nouveaux métaux dans du platine de l’Oural. Aucune de ces annonces n’a pu être confirmée.
En 1844, Karl Ernst Klaus (aussi écrit Claus), professeur à l’université de Kazan, a étudié les résidus laissés après l’extraction du platine du minerai de l’Oural. Il a isolé un nouveau métal, montré qu’il était distinct des métaux du platine connus, et conservé le nom de ruthénium proposé par Osann, d’après Ruthenia, le nom latin des terres de la Rus’ (la Russie).
Le ruthénium a été le dernier des six métaux du groupe du platine à être identifié, environ 40 ans après le palladium, le rhodium, l’osmium et l’iridium.
Applications
De petits ajouts de ruthénium durcissent le platine et le palladium destinés à la bijouterie et aux contacts électriques, améliorent la résistance à la corrosion du titane et renforcent certains superalliages de nickel utilisés pour les aubes de turbine des moteurs à réaction.
Le ruthénium est caché dans l’électronique, dans les résistances CMS des cartes électroniques et dans les disques durs. On le trouve aussi en bijouterie, comme durcisseur des alliages de platine et sous forme de placage gris foncé, ainsi que dans les pointes dures de certaines plumes de stylo-plume.
D’où il vient
0,001 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 32 % des éléments
Le ruthénium est l’un des éléments les plus rares de la croûte terrestre, avec environ 0,001 partie par million. Il se trouve dans des alliages naturels avec les autres métaux du groupe du platine et dans des minéraux rares comme la laurite (sulfure de ruthénium).
Le ruthénium est récupéré comme sous-produit du raffinage du platine et du nickel. La majeure partie provient du complexe du Bushveld, en Afrique du Sud, et de plus petites quantités viennent de Russie, du Zimbabwe et du Canada. La production annuelle n’est que de quelques dizaines de tonnes.
Manipulation
Le ruthénium métallique est inerte et peu toxique. Le danger vient du tétroxyde de ruthénium (RuO₄), un composé volatil, très toxique et fortement oxydant, qui peut se former lorsque le ruthénium ou ses composés rencontrent des oxydants forts. Ses vapeurs lèsent les yeux et les poumons, et il peut exploser au contact de matières organiques.
De nombreux composés du ruthénium tachent la peau et sont irritants. Le ruthénium-106 radioactif issu du retraitement du combustible nucléaire présente un danger radiologique ; en 2017, des traces en ont été détectées dans l’air de toute l’Europe, à la suite d’un rejet non déclaré que les enquêteurs ont localisé dans le sud de l’Oural.
Pour aller plus loin
Réponses rapides
Le ruthénium (symbole Ru) est l’élément 44 du tableau périodique, un métal de transition de la période 5, groupe 8. Un métal du groupe du platine qui durcit ses voisins et catalyse la synthèse de l’ammoniac. À température ambiante, c’est un solide.
[Kr] 4d⁷ 5s¹ ; elle comporte 5 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 15, 1.Le ruthénium fond à 2607 K (2333,9 °C) et bout à 4423 K (4149,9 °C). Cela le classe parmi les éléments les plus réfractaires — il reste solide à des températures qui vaporisent la plupart des métaux.
La masse atomique standard du ruthénium est de 101,07 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
L’atome de ruthénium le plus courant, Ru-102, a 58 neutrons : son nombre de masse, 102, moins son numéro atomique, 44. Il représente 31,55 % du ruthénium naturel. Le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (101,07) moins numéro atomique, donne 57, car la masse atomique est une moyenne sur tous les isotopes naturels du ruthénium.
La masse volumique du ruthénium est de 12,45 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1,0 g/cm³ ; un bloc de ruthénium est donc environ 12,5× plus lourd.
L’électronégativité du ruthénium sur l’échelle de Pauling est de 2,2. L’échelle va de 0,70 (le francium, qui attire le moins les électrons) à 3,98 (le fluor, qui les attire le plus). Les valeurs de cette plage intermédiaire tendent à former des liaisons covalentes plutôt que des liaisons fortement ioniques.
La découverte du ruthénium remonte à 1844 ; on la doit à Karl Ernst Klaus. Origine du nom : latin Ruthenia, Russie.
Le ruthénium constitue environ 0,001 mg/kg de la croûte terrestre — véritablement rare, ce qui explique son prix élevé.