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Lösungen
44, Ruthenium (Ru)
Eisengruppe
Atommasse
[1]
:
101.07 ± 0.02 u
In biologischen oder geologischen Materialen kann die Atommasse außerhalb der angegebenen Bereiche liegen.
lat. ruthenia = Russland
Elektronen-Konfiguration
[2]
:
(Kr) 4d
7
5s
1
Redoxpotenziale
Redoxpotenziale des Elements Ruthenium:
Liste der Redoxpotenziale für Ruthenium
von
nach
Reduktion
Oxidation
ε
O
in mV
pH
±0
Ru
+2
Ru
2+
Ru
⇌
Ru
2+
+ 2 e
-
+0.81
[3]
0
±0
Ru
+3
RuCl
6
3-
Ru + 6 Cl
-
⇌
RuCl
6
3-
+ 3 e
-
+0.6
[3]
0
±0
Ru
+3
Ru(OH)
3
Ru + 3 OH
-
⇌
Ru(OH)
3
+ 3 e
-
-0.183
[a]
14
±0
Ru
+4
RuO
2
Ru + 4 OH
-
⇌
RuO
2
+ 2 H
2
O + 4 e
-
-0.15
[4]
14
+2
Ru(CN)
6
4-
+3
Ru(CN)
6
3-
Ru(CN)
6
4-
⇌
Ru(CN)
6
3-
+ e
-
+0.86
[5]
0
+2
Ru(NH
3
)
6
2+
+3
Ru(NH
3
)
6
3+
Ru(NH
3
)
6
2+
⇌
Ru(NH
3
)
6
3+
+ e
-
+0.06
[6]
0
+2
Ru
2+
+3
Ru
3+
Ru
2+
⇌
Ru
3+
+ e
-
+0.249
[3]
0
+2
Ru
2+
+4
RuO
2
Ru
2+
+ 6 H
2
O
⇌
RuO
2
+ 4 H
3
O
+
+ 2 e
-
+0.55
[3]
0
+3
Ru
3+
+4
Ru(OH)
2
2+
Ru
3+
+ 4 H
2
O
⇌
Ru(OH)
2
2+
+ 2 H
3
O
+
+ e
-
+0.851
[b]
0
+3
Ru(OH)
3
+4
RuO
2
Ru(OH)
3
+ OH
-
⇌
RuO
2
+ 2 H
2
O + e
-
-0.05
[7]
14
+4
Ru(OH)
2
2+
+5
Ru
2
O
5
2 Ru(OH)
2
2+
+ 7 H
2
O
⇌
Ru
2
O
5
+ 6 H
3
O
+
+ 2 e
-
+1.143
[c]
0
+4
RuO
2
+5
Ru
2
O
5
2 RuO
2
+ 2 OH
-
⇌
Ru
2
O
5
+ H
2
O + 2 e
-
+0.37
[d]
14
+4
Ru(OH)
2
2+
+6
RuO
2
2+
Ru(OH)
2
2+
+ 2 H
2
O
⇌
RuO
2
2+
+ 2 e
-
+ 2 H
3
O
+
+1.98
[3]
0
+4
RuO
2
+6
RuO
4
2-
RuO
2
+ 4 OH
-
⇌
RuO
4
2-
+ 2 H
2
O + 2 e
-
+0.35
[4]
14
+5
Ru
2
O
5
+6
RuO
2
2+
Ru
2
O
5
+ 2 H
3
O
+
⇌
2 RuO
2
2+
+ 3 H
2
O + 2 e
-
+2.817
[e]
0
+5
Ru
2
O
5
+6
RuO
4
2-
Ru
2
O
5
+ 6 OH
-
⇌
2 RuO
4
2-
+ 3 H
2
O + 2 e
-
+0.33
[7]
14
+5
Ru
2
O
5
+8
RuO
4
Ru
2
O
5
+ 9 H
2
O
⇌
RuO
4
+ 6 e
-
+ 6 H
3
O
+
+1.47
[7]
0
+6
RuO
2
2+
+7
RuO
4
-
RuO
2
2+
+ 6 H
2
O
⇌
RuO
4
-
+ 4 H
3
O
+
+ e
-
+0.593
[3]
0
+6
RuO
4
2-
+7
RuO
4
-
RuO
4
2-
⇌
RuO
4
-
+ e
-
+0.59
[4]
14
+7
RuO
4
-
+8
RuO
4
RuO
4
-
⇌
RuO
4
+ e
-
+1
[3]
[f]
0
+7
RuO
4
-
+8
RuO
4
RuO
4
-
⇌
RuO
4
+ e
-
+0.996
[7]
14
Tabelle 1:
Redoxpotenziale unter Standardbedingungen (25 °C, 1013.25 hPa, 1 mol/L-Lösungen) in wässrigen Lösungen. In der ersten Spalte ist der reduzierte Teil, in der zweiten Spalte der oxidierte Teil der Halbreaktion, jeweils mit Oxidationszahl und Formel angegeben. In den nächsten beiden Spalten ist die Halbreaktion komplett angegeben, in der folgenden Spalte das Standardpotenzial unter den genannten Bedingungen in mV. In der letzten Spalte ist die Bedingung, unter der das Potenzial gilt, meistens pH 0 für sauer und pH 14 für basisch. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Redoxreaktionen gleicher Ausgangsstufe optisch mit vertikalen Strichen abgetrennt zusammengefasst dargestellt. Redox-Halbreaktionen, deren Werte für die Berechnung der untenstehenden Redoxtabellen verwendet werden, sind
gelb
unterlegt dargestellt.
Redox-Tabelle für pH 0
von:
nach:
(±0)
Ru
(+2)
Ru
2+
(+3)
Ru
3+
(+4)
Ru(OH)
2
2+
(+5)
Ru
2
O
5
(+6)
RuO
2
2+
(+7)
RuO
4
-
(+8)
RuO
4
(±0)
Ru
±0
+0.81
+0.623
+0.68
+0.773
+1.113
+1.039
+1.034
(+2)
Ru
2+
+0.81
±0
+0.249
+0.55
+0.748
+1.265
+1.131
+1.109
(+3)
Ru
3+
+0.623
+0.249
±0
+0.851
+0.997
+1.604
+1.351
+1.281
(+4)
Ru(OH)
2
2+
+0.68
+0.55
+0.851
±0
+1.143
+1.98
+1.518
+1.388
(+5)
Ru
2
O
5
+0.773
+0.748
+0.997
+1.143
±0
+2.817
+1.705
+1.47
(+6)
RuO
2
2+
+1.113
+1.265
+1.604
+1.98
+2.817
±0
+0.593
+0.797
(+7)
RuO
4
-
+1.039
+1.131
+1.351
+1.518
+1.705
+0.593
±0
+1
(+8)
RuO
4
+1.034
+1.109
+1.281
+1.388
+1.47
+0.797
+1
±0
Tabelle 2:
Standard-Potenziale (ε
O
) aller Redox-Paare der in Tabelle 1 gelb unterlegten Ruthenium-Verbindungen für pH 0 in mV. In den Spalten- und Zeilenüberschriften sind in Klammern die jeweilige Oxidationsstufe von Ruthenium und dahinter die Verbindung angegeben. Die angegebenen Werte wurden aus denen der obigen Liste der Redoxpotenziale für Ruthenium automatisch per Skript berechnet, bzw. in diese Tabelle übernommen. Die Berechnung eines Potenzials erfolgt dabei durch Aufsummierung der Faktoren von Potenzialen und Elektronenzahlen aller Zwischenstufen und anschließendes Teilen dieser Summe durch die Gesamtelektronenzahl (vgl. auch Wiberg et. al, 2007, S. 229
[2]
).
Beispiel:
ε(SiH
4
/SiO
2
) bei pH 0 = (ε(SiH
4
/Si) × 4e
-
+ ε(Si/SiO) × 2e
-
+ ε(SiO/SiO
2
) × 2e
-
)/8e
-
= (0.102 mV×4e - 0.808 mV×2e - 1.01 mV×2e)/8e = -0.4035 mV.
Redox-Tabelle für pH 14
von:
nach:
(±0)
Ru
(+3)
Ru(OH)
3
(+4)
RuO
2
(+5)
Ru
2
O
5
(+6)
RuO
4
2-
(+7)
RuO
4
-
(+8)
RuO
4
(±0)
Ru
±0
-0.183
-0.15
-0.046
+0.017
+0.099
+0.211
(+3)
Ru(OH)
3
-0.183
±0
-0.05
+0.16
+0.217
+0.31
+0.447
(+4)
RuO
2
-0.15
-0.05
±0
+0.37
+0.35
+0.43
+0.572
(+5)
Ru
2
O
5
-0.046
+0.16
+0.37
±0
+0.33
+0.46
+0.639
(+6)
RuO
4
2-
+0.017
+0.217
+0.35
+0.33
±0
+0.59
+0.793
(+7)
RuO
4
-
+0.099
+0.31
+0.43
+0.46
+0.59
±0
+0.996
(+8)
RuO
4
+0.211
+0.447
+0.572
+0.639
+0.793
+0.996
±0
Tabelle 3:
Standard-Potenziale (ε
O
) aller Redox-Paare der in Tabelle 1 gelb unterlegten Ruthenium-Verbindungen für pH 14 in mV. In den Spalten- und Zeilenüberschriften sind in Klammern die jeweilige Oxidationsstufe von Ruthenium und dahinter die Verbindung angegeben. Die angegebenen Werte wurden aus denen der obigen Liste der Redoxpotenziale für Ruthenium automatisch per Skript berechnet, bzw. in diese Tabelle übernommen. Die Berechnung eines Potenzials erfolgt dabei durch Aufsummierung der Faktoren von Potenzialen und Elektronenzahlen aller Zwischenstufen und anschließendes Teilen dieser Summe durch die Gesamtelektronenzahl (vgl. auch Wiberg et. al, 2007, S. 229
[2]
).
Beispiel:
ε(SiH
4
/SiO
2
) bei pH 0 = (ε(SiH
4
/Si) × 4e
-
+ ε(Si/SiO) × 2e
-
+ ε(SiO/SiO
2
) × 2e
-
)/8e
-
= (0.102 mV×4e - 0.808 mV×2e - 1.01 mV×2e)/8e = -0.4035 mV.
Bemerkungen:
[a]
Der Wert wurde aus den Potenzialen für Ru/Ru(IV) und Ru(III)/Ru(IV) berechnet.
[b]
Der Wert wurde aus den Angaben für Ru(II)/Ru(IV) und Ru(II)/Ru(III) berechnet.
[c]
Der Wert wurde aus den Potenzialen Ru(IV/VI) und Ru(V/VI) berechnet.
[d]
Das Potenzial wurde aus den Werten für Ru(IV/VI) und Ru(V/VI) berechnet.
[e]
Der Wert wurde aus den Potenzialen Ru(V/VIII), Ru(VI/VII) und Ru(VII/VIII) berechnet.
[f]
Genauer Wert: +1.00 V.
Quellen:
[1]
Prohaska, T., Irrgeher, J., Benefield, J., Böhlke, J. K., Chesson, L. A., Coplen, T. B., ... & Meija, J. (2022). Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report).
Pure and Applied Chemistry
,
94
(5), 573-600.
https://doi.org/10.1515/pac-2019-0603
[2]
Wiberg, N., Wiberg, E. & Holleman, A. F. (2007).
Lehrbuch der anorganischen Chemie.
(S. 300, 1304, 1878). Walter de Gruyter.
https://doi.org/10.1515/9783110206845
[3]
Wiberg, N., Wiberg, E. & Holleman, A. F. (2017).
Lehrbuch der anorganischen Chemie.
Walter de Gruyter.
[4]
Bratsch, S. G. (1989). Standard electrode potentials and temperature coefficients in water at 298.15 K.
Journal of Physical and Chemical Reference Data
,
18
(1), 1-21.
https://doi.org/10.1063/1.555839
[5]
Lide, D. R. (2005). Electrochemical series, in: CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005.
CRC Press Boca Raton
.
[6]
Lappin, G. (1994).
Redox mechanisms in inorganic chemistry.
Ellis Horwood.
[7]
Rard, J. A. (1987). Thermodynamic data bases for multivalent elements: an example for ruthenium (No. UCRL-96555-Rev. 1; CONF-870594-1-Rev. 1).
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