2.2 Атомные характеристики рутения

Атомный номер рутения – 44; его атомная масса - 101,07 а. е. м.; атомный объем–

8,28∙10^-6 м³/моль; атомный радиус - 0,134 нм; ионный радиус – Ru⁴⁺ - 0,067 нм; потенциалы ионизации (эВ): 7,36; 16,6; 30,3. Электроотрицательность - 1,42. Рутений имеет ГПУ решетку с плотнейшей упаковкой типа Mg (A3) и периодами 0,27 нм и 0,42 нм. Энергия кристаллической решетки 670 мкДж/кмоль. Известно 7 устойчивых изотопов рутения с массовыми числами: 96, 98, 99, 100, 101, 102 и 104; наиболее распространен ¹⁰²Ru, содержание которого составляет 31,61 %. Искусственно получены радиоактивные изотопы рутения с массовыми числами от 94 до 107 и периодами полураспада от 4 минут до 1 года. Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов (2,56±0,12)∙10^-28 м²; среднее сечение рассеяния, полученное экспериментально для максвелловского спектра нейтронов равно (6±1)∙10^-28 м². Работа выхода электрона 4,6 эВ, сродство к электрону 1,4 эВ.

Плотность ρ твердого рутения при 0 °С равна 12,06 Мг/м³, плотность рутения в жидком состоянии (при 2 973 °С) - 10,9 Мг/м³ [4].

2.3 Электрические и магнитные свойства рутения

Удельное электрическое сопротивление монокристаллического рутения анизотропно. Так при -268,8 °С отношение значений электросопротивлений равно 1,11, а при 23 °С оно возрастает до 1,36. Температура перехода рутения в сверхпроводящее состояние при напряженности магнитного ноля 0,578 А/м равна

минус 272,53 °С.

Поперечный четный гальваномагнитный эффект для поликристаллического рутения, содержащего 0,01 % примесей, при температуре минус 252,6 °С и напряженности магнитного поля 31,8∙10⁵ А/м.

Температура плавления рутения– 2250 °С, температура кипения– 4077 °С, характеристическая температура – 307 °С, удельная теплота плавления 222,8 кДж/кг, удельная теплота сублимации при 25 °С 416,3 кДж/кг, расчетная удельная теплота испарения при температуре кипения– 857,3 кДж/кг.

По данным измерения удельной теплоемкости предполагают существование трёх модификаций рутения. Однако вопрос наличия полиморфизма в рутении до настоящего времени остается дискуссионным, поскольку температурные зависимости ЭДС и параметра кристаллической решетки не обнаруживают скачков в районе предполагаемых полиморфных превращений.

Молярная энтропия равна 28,5 Дж/(моль·°С).

Поверхностное натяжение рутения при температуре плавления составляет от 2 050 до 2 250 мН/м, коэффициент чувствительности поверхностного натяжения к температуре - 0,31 мН/(м∙°С) [5].

2.4 Механические свойства рутения

Отожженный рутений имеет временное сопротивление разрыву при растяжении от 490 до 500 МПа, предел текучести – от 370 до 380 МПа, относительное удлинение 3 %, сужение площади поперечного сечения – 2 %, твердость по Бринеллю – от 1 790 до 2160 МПа, твердость по Виккерсу – от 2 550 до 4900 МПа. Пластичность рутения очень мала, поскольку температура перехода из пластичного состояния в хрупкое гораздо выше комнатной температуры и составляет примерно 1 000 °С. Модуль нормальной упругости рутения по разным данным составляет от 422 до 462,8 ГПа, модуль сдвига от 160 до 170 ГПа. Данные о влиянии температуры на механические свойства рутения отсутствуют [6].