Ruthenium (von „Ruthenien“, „Russland“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ru und der Ordnungszahl 44. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der 5. Periode und der Gruppe 8 (früher Teil der 8. Nebengruppe) oder auch Eisengruppe. Es ist ein silberweißes, hartes und sprödes Platinmetall.
Ruthenium wurde 1844 vom deutsch-baltischen Chemiker Karl Ernst Claus in sibirischen Platinerzen entdeckt. Es ist sehr selten und wird nur in geringen Mengen genutzt. Die Hauptanwendungsgebiete des Metalls liegen in der Elektronikindustrie beim Perpendicular Recording, einem Datenspeicherverfahren für Festplatten, und als Katalysator in verschiedenen chemischen Verfahren wie Hydrierungen, Methanisierung oder bei der Ammoniaksynthese. Einige Rutheniumverbindungen, z. B. die Grubbs-Katalysatoren, spielen ebenfalls eine Rolle in chemischen Synthesen.
Ruthenium besitzt keine bekannten biologischen Funktionen, jedoch werden einige Komplexe des Metalls hinsichtlich ihrer Wirkung als Mittel gegen Krebs erforscht.
Geschichte mini|links|Karl Ernst Claus Nachdem zwischen 1803 und 1804 kurz hintereinander die vier Platinmetalle Palladium, Rhodium, Iridium und Osmium von William Hyde Wollaston und Smithson Tennant in Platinerzen entdeckt wurdenW. P. Griffith: Bicentenary of Four Platinum Group Metals Part I: Rhodium and Palladium – Events Surrounding their Discoveries. In: Platinum Metals Review. 47, 4, 2003, S. 175–183, .W. P. Griffith: Bicentenary of Four Platinum Group Metals Part II. Osmium and Iridium - Events Surrounding Their Discoveries. In: Platinum Metals Review. 48, 4, 2004, S. 182–189, ., versuchten andere Chemiker ebenfalls, aus derartigen Erzen bislang unbekannte Elemente zu isolieren.
Zunächst behauptete der an der Universität Vilnius forschende polnische Chemiker Jędrzej Śniadecki 1808, dass er in Platinerzen ein weiteres Element entdeckt habe. Er nannte dieses nach dem kurz zuvor entdeckten Asteroiden Vesta Vestium. Die Entdeckung wurde der französischen Académie des sciences gemeldet, die eine Kommission um Antoine François de Fourcroy und Louis-Nicolas Vauquelin einsetzte, um diese zu überprüfen. Nachdem die Kommission die Entdeckung nicht verifizieren konnte, geriet die Entdeckung bald in Vergessenheit.Halina Lichocka: Vestium i Ruthenium na tle historii chemii. In: Studia Historiae Scientiarum. Band 18, 2019, S. 295–313, (polnisch). Spätere Vergleiche der beschriebenen Eigenschaften von Vestium und Ruthenium konnten keine Übereinstimmung der beiden Elemente feststellen.James L. Marshall, Virginia R. Marshall: Reinvestigating vestium, one of the spurious platinum metals. In: Bulletin for the history of chemistry. 2010, Band 35, Nummer 1, S. 33–39, .
Nach der Entdeckung großer Platinerzlagerstätten im Ural 1819 begannen Jöns Jakob Berzelius in Stockholm und Gottfried Osann in Tartu, diese zu untersuchen. Dabei erhielt Osann 1828 zunächst ein unbekanntes weißes Oxid, dessen Eigenschaften zu keinem anderen Oxid passten, und nach Reduktion ein unbekanntes goldgelbes Metall. Dieses nannte er nach dem Herkunftsland des Erzes Russland Ruthenium.G. Osann: Fortsetzung der Untersuchung des Platins vom Ural. In: Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. 14, 1828, S. 329–257 (). Nachdem jedoch Berzelius diese Entdeckung nicht bestätigen konnte, wiederholte Osann seine Arbeiten, konnte aber die Isolierung des Rutheniums nicht wiederholen und zog daraufhin seine Entdeckung zurück.G. Osann: Berichtigung, meine Untersuchung des uralschen Platins betreffend. In: Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie. 15, 1829, S. 158 ().Helvi Hödrejärv: Gottfried Wilhelm Osann and ruthenium. In: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, Chemistry. 53, Nr. 3, 2004, S. 125–144 ().
Der deutsch-baltische Chemiker Karl Ernst Claus versuchte seit 1841 an der Universität Kasan, Osanns Experimente zu wiederholen und unbekannte Elemente aus Platinerzen zu extrahieren. Dies gelang ihm schließlich 1844, als er sechs Gramm eines unbekannten hellgrauen Metalls gewinnen konnte. Er nannte das neue Element wie Osann ebenfalls Ruthenium. Ebenso wie Osann bat Claus Berzelius, die Experimente zu überprüfen und das neue Element zu bestätigen. Da dieser 1845 die Ergebnisse bestätigen konnte, gilt seitdem Claus als Entdecker des Rutheniums.V. N. Pitchkov: The Discovery of Ruthenium. In: Platinum Metals Review. 40, 4, 1996, S. 181–188, .
Vorkommen Ruthenium zählt zu den seltensten nicht-radioaktiven Elementen auf der Erde. Seine Häufigkeit in der oberen kontinentalen Erdkruste beträgt nur etwa 0,03 ppb. Dies ist vergleichbar mit der Häufigkeit von Rhodium und Iridium.Jung-Woo Park, Zhaochu Hu, Shan Gao, Ian H. Campbell, Hujun Gong: Platinum group element abundances in the upper continental crust revisited – New constraints from analyses of Chinese loess. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 93, 2012, S. 63–76, . Dies liegt darin, dass Ruthenium ein stark siderophiles (eisenliebendes) Element ist und daher bei der Entstehung der Erde große Mengen Ruthenium in den Erdkern gelangt sind. Es wird geschätzt, dass sich über 99 % des auf der Erde vorhandenenen Rutheniums im Erdkern befinden und dass dieser einen Rutheniumgehalt von 3,91 mg/kg besitzt.Rebecca A Fischer, William F McDonough: Earth’s core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8, S. 27–31.
Ruthenium ist immer mit den anderen Platinmetallen vergesellschaftet. Dabei gehört das Element zusammen mit Osmium und Iridium zur Iridium-Gruppe der Platinmetalle (IPGE). Diese wirken in Magmaschmelzen im Erdmantel als kompatible Elemente und werden daher bevorzugt in Mineralgitter eingebaut. Dadurch kommt es beim teilweisen Schmelzen von platinmetallreichen Gesteinen zu einer Entmischung der Elemente und zur Anreicherung von Ruthenium in bestimmten Erzen.Igor S. Puchtel: Platinum Group Elements. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 1236–1239. Besonders Chromit begünstigt die Anreicherung von Ruthenium. Daneben findet man auch in sulfidischen Eisen-Nickel-Erzen wie Pentlandit hohe Gehalte an Ruthenium.Sarah‐Jane Barnes, Edward M. Ripley: Highly Siderophile and Strongly Chalcophile Elements in Magmatic Ore Deposits. In: Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2015, Band 81, Nummer 1, S. 725–774 .Martin Okrusch, Hartwig E. Frimmel: Mineralogie. 10. Auflage, Springer, 2021, ISBN 978-3-662-64064-7, S. 420–426.
Die höchsten Gehalte an Ruthenium findet man im Merensky Reef des Bushveld-Komplexes in Südafrika, Great Dyke in Simbabwe, in den Nickel-Erzen von Norilsk und Talnach in Russland, dem Stillwater-Komplex in Montana (Vereinigte Staaten) sowie dem Sudbury-Becken in Kanada.
Im Vergleich zur Erdkruste enthalten Meteoriten hohe Gehalte an Ruthenium. So enthalten Eisenmeteoriten durchschnittlich 5 ppm RutheniumE. R. D. Scott: Iron Meteorites: Composition, Age, and Origin. In: Oxford Research Encyclopedia of Planetary Science. 2020, . In CI-Chondriten wurden durchschnittlich 688 μg/kg an Ruthenium gefunden.M. Fischer-Gödde, Harry Becker, Frank Wombacher: Rhodium, gold and other highly siderophile element abundances in chondritic meteorites. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. 2009, Band 74, Nummer 1, S. 356–379 .
Es sind sechs Minerale mit Ruthenium als essentiellem Bestandteil anerkannt. Neben gediegenem Ruthenium handelt es sich um das Rutheniumsulfid Laurit RuS2, das Selenid Selenolaurit RuSe2, die Arsenide Ruthenarsenit (Ru,Ni)As und Anduoit (Ru,Os)As2 sowie das gemischte Arsenid-Sulfid Ruarsit (Ru,Os)AsS.The mineralogy of Ruthenium In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 8. April 2026. In verschiedenen weiteren natürlichen Legierungen der Platinmetalle wie beispielsweise Rutheniridosmin oder Hexaferrum ist Ruthenium als kleinerer Bestandteil enthalten.Search Minerals By Chemistry – Minerals that include Ru In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 8. April 2026.
Ruthenium entsteht bei der Kernspaltung von 235U und 239Pu. Dabei sind 10 % der Spaltprodukte von 235U und 40 % der Spaltprodukte von 239Pu Ruthenium. Es ist darum ein Bestandteil abgebrannter Brennelemente von Kernreaktoren. Brennelemente aus Druckwasserreaktoren enthalten nach 10 Jahren Abklingzeit etwa 2,2 kg Ruthenium pro Tonne Uran. In der Wiederaufarbeitung lässt es sich durch Oxidation zu flüchtigem Ruthenium(VIII)-oxid oder Extraktionsverfahren abtrennen, jedoch ist eine Weiterverwendung auf Grund enthaltener radioaktiver Isotope, insbesondere 106Ru, schwierig.Parveen K. Verma, Prasanta K. Mohapatra: Ruthenium speciation in radioactive wastes and state-of-the-art strategies for its recovery: A review. In: Separation and Purification Technology. 2021, Band 275, Artikel 119148, .
Ruthenium als Mineral Entdeckung und Mineralanerkennung mini|links|Ruthenium-Nugget vom Fluss Neiva nahe Nischni Tagil (Swerdlowsk, Ural), Russland Entdeckt wurde natürlich vorkommendes Ruthenium zuerst in einer Seifenlagerstätte am Fluss Uryū bei Uryugawa in der Unterpräfektur Sorachi auf der japanischen Insel Hokkaidō. Die Analyse und Erstbeschreibung erfolgte durch Y. Urashima, T. Wakabayashi, T. Masaki und Y. Terasaki, die ihre Untersuchungsergebnisse 1974 zur Prüfung an die International Mineralogical Association sandte (interne Eingangsnummer der IMA: 1974-013), die Ruthenium als Mineralart anerkannte. Die Erstbeschreibung wurde im gleichen Jahr im Fachmagazin Mineralogical Journal veröffentlicht.
Außer seiner Typlokalität und anderen Seifen in der Präfektur Hokkaidō sind weltweit bisher rund 80 Vorkommen gediegenen Rutheniums bekannt (Stand 2024). Zu diesen zählen unter anderem Nischni Tagil und der Miass-Fluss in Russland, der Yuba River in Kalifornien oder der Bushveld-Komplex in Südafrika. In Deutschland fand sich Ruthenium bisher nur in Flussseifen am Ober- und Hochrhein sowie in der Holcim-Kiesgrube bei Rheinzabern in Rheinland-Pfalz.Fundortliste für Ruthenium beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 17. Dezember 2024.
Klassifikation Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte Ruthenium zur Mineralklasse der „Elemente“ und dort zur Abteilung „Metalle und intermetallische Legierungen (ohne Halbmetalle)“, wo er gemeinsam mit Iridosmium, Osmium und Rutheniridosmin in der „Osmium-Reihe“ mit der Systemnummer I/A.05a steht.
In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer I/A.13-030. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Metalle und intermetallische Verbindungen“, wo Ruthenium zusammen mit Garutiit, Hexaferrum, Hexamolybdän, Osmium, Rhenium und Rutheniridosmin eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer I/A.13 bildet.
Auch die von der IMA zuletzt 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet Ruthenium in die Abteilung „Metalle und intermetallische Verbindungen“ ein. Diese ist weiter unterteilt nach den in der Verbindung vorherrschenden Metallen, die entsprechend ihrer verwandten Eigenschaften in Metallfamilien eingeteilt wurden. Das Mineral ist hier entsprechend in der Unterabteilung „Platin-Gruppen-Elemente (PGE)“ zu finden, wo es zusammen mit Garutiit, Hexaferrum, Osmium und Rutheniridosmin die „Rutheniumgruppe“ mit der Systemnummer 1.AF.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Ruthenium die System- und Mineralnummer 01.02.02.02. Das entspricht ebenfalls der Klasse und gleichnamigen Abteilung „Elemente“. Hier findet es sich innerhalb der Unterabteilung „Elemente: Platingruppenmetalle und -legierungen“ in der „Osmiumgruppe (Raumgruppe P63/mmc)“, in der auch Osmium, Rutheniridosmin, Hexaferrum, Hexamolybdän und Garutiit eingeordnet sind.